RU2249822C1 - Method for diagnosing primary brain tumor - Google Patents

Abstract

FIELD: medicine.

SUBSTANCE: method involves applying infrared spectroscopy approach for analyzing 0.1 ml of blood serum during 30 s every 3 s in bandwidth of 2120-1880 cm^-1; 1710-1610 cm^-1; 1600-1535 cm^-1; 1543-1425 cm^-1; 1430-1210 cm^-1. Transmission coefficient is determined in each bandwidth interval and mean value is calculated. Mean value of transmission coefficient being from 0 to 1%, primary brain tumor is considered to be the case.

EFFECT: high accuracy of diagnosis.

Description

Изобретение относится к медицине, а именно к неврологии. Опухоли головного мозга составляют до 8,6% от общего числа всех новообразований человеческого организма, в 1-2% случаев они являются причиной смерти людей. По происхождению их принято подразделять на первичные, развивающиеся из мозга, его оболочек и сосудов, и более редкие - метастатические, составляющие 5-10% всех опухолей и представляющие собой метастазы в мозг рака легких, молочной железы, желудочно-кишечного тракта, щитовидной, предстательной железы, матки и злокачественной меланомы кожи. Среди органических заболеваний центральной нервной системы опухоли мозга составляют 6,1%. До 60% опухолей выявляются на поздних стадиях несмотря на наличие современных высокоинформативных методов исследования. Поэтому диагностика опухолей мозга на ранних стадиях является актуальной проблемой, что важно для успешного лечения и благоприятного медико-социального прогноза.The invention relates to medicine, namely to neurology. Brain tumors make up 8.6% of the total number of all neoplasms of the human body, in 1-2% of cases they are the cause of death of people. By their origin, it is customary to subdivide them into primary ones, developing from the brain, its membranes and blood vessels, and rarer ones - metastatic, comprising 5-10% of all tumors and representing metastases in the brain of cancer of the lungs, breast, gastrointestinal tract, thyroid, prostate glands, uterus, and malignant melanoma of the skin. Among organic diseases of the central nervous system, brain tumors account for 6.1%. Up to 60% of tumors are detected in the late stages despite the presence of modern highly informative research methods. Therefore, the diagnosis of brain tumors in the early stages is an urgent problem, which is important for successful treatment and a favorable medical and social prognosis.

В качестве аналога заявляемого способа авторы предлагают способ компьютерной томографии головного мозга (Верещагин Н.В., Брагина Л.К., Вавилов С.Б., Левина Г.Я. Компьютерная томография мозга. - М., 1986. - С. 182-225). Компьютерная томография - метод, основанный на измерении поглощения рентгеновского излучения различными по плотности тканями. Компьютерную томографию головы применяют для анализа состояния покровных тканей, костей черепа, вещества головного мозга и ликворной системы. Томографическое обследование больных проводится на специализированном нейротомографе. Исследуемый объект послойно просвечивается тонким рентгеновским лучом в различных направлениях при движении рентгеновской трубки вокруг него. Непоглощенная часть рентгеновского излучения регистрируется с помощью специальных детекторов. Рентгеновские фотоны генерируют в детекторах электрические сигналы, которые поступают в ЭВМ. После математической обработки полученных сигналов строится изображение исследуемого слоя, которое выводится на монитор. Представленные на дисплее единицы плотности называются шириной окна и наряду с центром окна (уровнем) автоматически указываются на томограмме. Окно и уровень выбираются в зависимости от того, какую область исследуют и какую патологию предполагают. Однако при исследовании головного мозга окно и уровень надо менять, чтобы иметь полное представление обо всех структурах нормального и патологически измененного мозга.As an analogue of the proposed method, the authors propose a method of computed tomography of the brain (Vereshchagin N.V., Bragina L.K., Vavilov SB, Levina G.Ya. Computed tomography of the brain. - M., 1986. - P. 182 -225). Computed tomography is a method based on measuring the absorption of x-rays by tissues of different density. Computed tomography of the head is used to analyze the state of integumentary tissues, skull bones, brain matter and cerebrospinal fluid system. Tomographic examination of patients is carried out on a specialized neurotomograph. The studied object is layer-by-layer illuminated by a thin x-ray beam in various directions when the x-ray tube moves around it. The non-absorbed part of the x-ray radiation is detected using special detectors. X-ray photons generate electrical signals in the detectors, which enter the computer. After mathematical processing of the received signals, an image of the studied layer is built, which is displayed on the monitor. The density units shown on the display are called the width of the window and, along with the center of the window (level), are automatically indicated on the tomogram. The window and level are selected depending on which area is examined and what pathology is suggested. However, when examining the brain, the window and level must be changed in order to have a complete picture of all the structures of a normal and pathologically altered brain.

Врач может оценить полученную информацию и дать заключение, только работая с изображением на мониторе томографа, а не по копиям на пленке, на которые переносится только часть полученной информации. Важным условием для проведения компьютерной томографии является неподвижное положение пациента, так как движения во время исследования приводят к возникновению артефактов. Это условие трудно выполнить при обследовании детей, что требует проведения премедикации (внутривенное введение реланиума), а также при патологических насильственных движениях у пациента. Для правильной оценки результатов компьютерной томографии необходимо знание клиники и результатов других обследований. Исследование должен проводить квалифицированный специалист, прошедший специальную подготовку по компьютерной томографии и владеющий знаниями врача и оператора томографа. Компьютерная томография - сложный и дорогостоящий метод.The doctor can evaluate the information received and give a conclusion only by working with the image on the tomograph monitor, and not from the copies on the film, to which only part of the received information is transferred. An important condition for computed tomography is the patient’s stationary position, as movements during the study lead to artifacts. This condition is difficult to fulfill when examining children, which requires premedication (intravenous administration of Relanium), as well as with pathological violent movements in the patient. For a correct assessment of the results of computed tomography, knowledge of the clinic and the results of other examinations are necessary. The study should be carried out by a qualified specialist who has undergone special training in computed tomography and owns the knowledge of a doctor and tomography operator. Computed tomography is a complex and expensive method.

В качестве прототипа авторы предлагают способ исследования спинно-мозговой жидкости (ликвора) с биохимическим определением содержания общего белка и количества клеток (цитоз). Известно, что при опухолях головного мозга увеличивается содержание общего белка при нормальном цитозе (синдром “белково-клеточной диссоциации”). Частота выявления этого синдрома при опухолях головного мозга зависит от локализации опухоли, близости расположения к желудочковой системе мозга, степени злокачественности опухоли, стадии процесса. По данным литературы, синдром белково-клеточной диссоциации выявляется у 50-80% больных (Макаров А.Ю. Клиническая ликворология. - Л: Медицина, 1984. - 216 с.)As a prototype, the authors propose a method for studying cerebrospinal fluid (cerebrospinal fluid) with biochemical determination of the total protein content and the number of cells (cytosis). It is known that with brain tumors, the content of total protein increases with normal cytosis (“protein-cell dissociation” syndrome). The frequency of detection of this syndrome in brain tumors depends on the location of the tumor, the proximity to the ventricular system of the brain, the degree of malignancy of the tumor, and the stage of the process. According to the literature, protein-cell dissociation syndrome is detected in 50-80% of patients (A. Yu. Makarov. Clinical liquorology. - L: Medicine, 1984. - 216 p.)

Однако белково-клеточная диссоциация выявляется не только при опухолях, но и при многих других заболеваниях с очаговой неврологической симптоматикой, например при последствиях перенесенного энцефалита, ишемического инсульта и др.However, protein-cell dissociation is detected not only in tumors, but also in many other diseases with focal neurological symptoms, for example, with the consequences of encephalitis, ischemic stroke, etc.

Для повышения точности диагностики первичных опухолей головного мозга авторы предлагают способ исследования ликвора больных, основанный на анализе спектров поглощения электромагнитных волн инфракрасного диапазона спинно-мозговой жидкостью с помощью 9-канального инфракрасного спектрофотометра, входящего в состав аппаратно-программного комплекса “Икар”.To improve the accuracy of diagnosis of primary brain tumors, the authors propose a method for studying the cerebrospinal fluid of patients, based on the analysis of the absorption spectra of electromagnetic waves of the infrared range by cerebrospinal fluid using a 9-channel infrared spectrophotometer, which is part of the Ikar hardware-software complex.

Способ осуществляется следующим образом. Спинно-мозговую жидкость больного (0,1 мл) смешивают с равным объемом водно-спиртовой смеси и помещают в кювету 9-канального инфракрасного спектрофотометра, имеющего набор узкополостных фильтров, обеспечивающих анализ химических связей определенных классов соединений по характерным зонам в диапазоне длин волн: 3500-3200 см^-1; 3085-2732 см^-1; 2120-1880 см^-1; 1710-1610 см^-1; 1600-1535 см^-1; 1543-1425 см^-1; 1430-1210 см^-1; 1127-1057 см^-1; 1067-963 см^-1. Выходной информацией прибора являются коэффициенты пропускания (%) инфракрасного излучения в любой из 9 зон, характерные для определенных химических связей. Исследование ликвора проводится в течение 30 сек через каждые 3 сек, рассчитывают средние показатели коэффициентов пропускания. Цикл измерений не превышает 1-2 сек. Количественная оценка связей представляется в виде цифровых данных и пространственной модели в сравнении с контролем.The method is as follows. The cerebrospinal fluid of the patient (0.1 ml) is mixed with an equal volume of a water-alcohol mixture and placed in a cuvette of a 9-channel infrared spectrophotometer having a set of narrow-band filters that provide analysis of chemical bonds of certain classes of compounds by characteristic zones in the wavelength range: 3500 -3200 cm ^-1 ; 3085-2732 cm ^-1 ; 2120-1880 cm ^-1 ; 1710-1610 cm ^-1 ; 1600-1535 cm ^-1 ; 1543-1425 cm ^-1 ; 1430-1210 cm ^-1 ; 1127-1057 cm ^-1 ; 1067-963 cm ^-1 . The output of the device is the transmittance (%) of infrared radiation in any of the 9 zones characteristic of certain chemical bonds. The study of cerebrospinal fluid is carried out for 30 seconds every 3 seconds, calculate the average transmittance. The measurement cycle does not exceed 1-2 seconds. A quantitative assessment of relationships is presented in the form of digital data and a spatial model in comparison with the control.

Обследовано 12 больных с первичными опухолями головного мозга (7 мужчин и 5 женщин в возрасте 21-48 лет). Группу сравнения (контрольную) составили 5 сопоставимых по полу и возрасту здоровых лиц, не имеющих очаговых и общемозговых неврологических симптомов, проходивших обследование в стационаре в экспертных целях.We examined 12 patients with primary brain tumors (7 men and 5 women aged 21-48 years). The comparison group (control) consisted of 5 healthy individuals comparable by gender and age, without focal and cerebral neurological symptoms, examined in a hospital for expert purposes.

При опухолях головного мозга наиболее значимые изменения коэффициентов пропускания выявлены в диапазонах длин волн 2120-1880 см^-1; 1710-1610 см^-1; 1600-1535 см^-1; 1543-1425 см^-1; 1430-1210 см^-1. В указанных диапазонах средние коэффициенты пропускания значительно снижались и находились в пределах от 1% до 0.In brain tumors, the most significant changes in transmittance were detected in the wavelength ranges of 2120-1880 cm ^-1 ; 1710-1610 cm ^-1 ; 1600-1535 cm ^-1 ; 1543-1425 cm ^-1 ; 1430-1210 cm ^-1 . In these ranges, the average transmittance decreased significantly and ranged from 1% to 0.

В контрольной группе обследованных (не имеющих признаков поражения мозга) средние коэффициенты пропускания в диапазонах длин волн 2120-1880 см^-1; 1710-1610 см^-1; 1600-1535 см^-1; 1543-1425 см^-1; 1430-1210 см^-1 находились в пределах от 13 до 16% (р<0,001).In the control group examined (with no signs of brain damage), the average transmittance in the wavelength ranges of 2120-1880 cm ^-1 ; 1710-1610 cm ^-1 ; 1600-1535 cm ^-1 ; 1543-1425 cm ^-1 ; 1430-1210 cm ^-1 ranged from 13 to 16% (p <0.001).

Клинические примерыClinical examples

Пример 1. Больная Т., 56 лет, доставлена машиной скорой помощи с диагнозом острое нарушение мозгового кровообращения (ишемический инсульт в бассейне правой средней мозговой артерии).Example 1. Patient T., 56 years old, was delivered by an ambulance with a diagnosis of acute cerebrovascular accident (ischemic stroke in the pool of the right middle cerebral artery).

Из анамнеза выяснено, что утром почувствовала себя плохо, появились ощущения онемения и слабости в левой руке, а затем в левой ноге. Сознание не теряла. При поступлении: легкая оглушенность. Пульс 78 в минуту, ритмичный. Артериальное давление 160/90 мм рт.ст. Признаки тромбофлебита вен левой голени. В неврологическом статусе - центральный парез левого лицевого нерва, язык несколько отклоняется влево, левосторонний гемипарез с повышением сухожильно-периостальных рефлексов, симптомом Бабинского.From the anamnesis it was found out that in the morning I felt bad, there were sensations of numbness and weakness in my left arm, and then in my left leg. Consciousness did not lose. Upon admission: slight stun. The pulse is 78 per minute, rhythmic. Blood pressure 160/90 mm Hg Signs of thrombophlebitis of the veins of the left leg. In neurological status - central paresis of the left facial nerve, the tongue deviates slightly to the left, left-side hemiparesis with increased tendon-periosteal reflexes, Babinsky symptom.

При инфракрасной спектроскопии ликвора больной в диапазоне длин волн 2120-1210 см^-1 средний коэффициент пропускания составил 0,8%, что характерно для опухоли мозга. Проведена компьютерная томография головного мозга, которая обнаружила опухоль в белом веществе лобной и височной долей правого полушария мозга.When infrared spectroscopy of the cerebrospinal fluid of the patient in the wavelength range of 2120-1210 cm ^{-1 the} average transmittance was 0.8%, which is typical for a brain tumor. A computed tomography of the brain was performed, which detected a tumor in the white matter of the frontal and temporal lobes of the right hemisphere of the brain.

Диагноз: опухоль лобно-височной области правого полушария головного мозга с псевдососудистым течением.Diagnosis: a tumor of the frontotemporal region of the right hemisphere of the brain with a pseudovascular course.

В первые дни пребывания в стационаре под влиянием медикаментозного лечения состояние больной несколько улучшилось: прояснилось сознание, больная охотно вступала в контакт, стала более активной. Однако в последующем у больной при попытке встать с кровати развилась тромбоэмболия легочной артерии с летальным исходом.In the first days of hospitalization, under the influence of drug treatment, the patient's condition improved slightly: consciousness cleared up, the patient willingly made contact, became more active. However, later the patient, when trying to get out of bed, developed pulmonary thromboembolism with a fatal outcome.

Данные аутопсийного исследования мозга: глиобластома правого полушария головного мозга с поражением лобной и височных долей с очагами распада в центральных отделах опухоли.Autopsy brain data: glioblastoma of the right hemisphere of the brain with damage to the frontal and temporal lobes with foci of decay in the central parts of the tumor.

Пример 2. Больной М., 20 лет. Поступил в клинику с диагнозом рассеянный склероз. Основные жалобы: снижение остроты зрения на правый глаз, нечеткость речи, пошатывание при ходьбе. Из анамнеза: заболел около года назад, когда после перенесенного острого респираторного вирусного заболевания стал отмечать легкую шаткость походки, неуверенность при ходьбе, онемение левой половины лица. Вскоре присоединилось снижение зрения на правый глаз. Под влиянием лечения в поликлинике онемение исчезло, но зрительные расстройства и пошатывание при ходьбе сохранялись. Был направлен в неврологическое отделение, где консультантом-окулистом был диагностирован ретробульбарный неврит и проведен курс лечения по поводу энцефаломиелита. В результате медикаментозного лечения самочувствие больного несколько улучшилось, но после перенесенного простудного заболевания наступило ухудшение, потребовавшее госпитализации.Example 2. Patient M., 20 years old. He was admitted to the hospital with a diagnosis of multiple sclerosis. Main complaints: decreased visual acuity in the right eye, blurred speech, staggering when walking. From the anamnesis: he became ill about a year ago, when, after suffering an acute respiratory viral disease, he began to notice a slight unsteadiness of his gait, insecurity when walking, numbness of the left half of his face. Soon, a decrease in vision in the right eye joined. Under the influence of treatment in the clinic, numbness disappeared, but visual disturbances and staggering when walking persisted. He was sent to the neurological department, where a consultant-optometrist diagnosed retrobulbar neuritis and underwent a course of treatment for encephalomyelitis. As a result of drug treatment, the patient’s state of health improved slightly, but after suffering a catarrhal disease, deterioration occurred, requiring hospitalization.

При поступлении соматический статус без патологии, пульс 72 в минуту, артериальное давление 115/75 мм рт.ст. При неврологическом исследовании выявлены анизокория (правый зрачок шире), горизонтальный нистагм, легкий центральный парез правого лицевого нерва, дизартрия, анизорефлексия сухожильно-периостальных рефлексов (D>S), патологический рефлекс Бабинского с обеих сторон, четче справа. Двустороннее нарушение координаторных проб.At admission, somatic status without pathology, pulse 72 per minute, blood pressure 115/75 mm Hg Neurological examination revealed anisocoria (the right pupil is wider), horizontal nystagmus, slight central paresis of the right facial nerve, dysarthria, anisoreflexion of tendon-periosteal reflexes (D> S), Babinsky pathological reflex on both sides, sharper on the right. Bilateral violation of the coordination samples.

Инфракрасная спектроскопия ликвора больного выявила снижение среднего коэффициента пропускания в диапазоне длин волн 2120-1210 см^-1 до 0,7%, что позволило предположить первичную опухоль мозга. При компьютерной томографии обнаружена опухоль правого полушария мозжечка. Послеоперационное гистологическое исследование удаленной опухоли - медуллобластома мозжечка.Infrared spectroscopy of the patient's cerebrospinal fluid revealed a decrease in the average transmittance in the wavelength range of 2120-1210 cm ^-1 to 0.7%, which suggested a primary brain tumor. Computed tomography revealed a tumor in the right cerebellar hemisphere. Postoperative histological examination of a removed tumor - cerebellar medulloblastoma.

Инфракрасная спектроскопия является доступным, информативным и безопасным для пациентов способом диагностики первичных опухолей головного мозга.Infrared spectroscopy is an affordable, informative and patient-friendly way to diagnose primary brain tumors.

Claims (1)

Способ диагностики первичных опухолей головного мозга, включающий исследование спинно-мозговой жидкости, отличающийся тем, что осуществляют инфракрасную спектроскопию 0,1 мл спинно-мозговой жидкости в течение 30 с через каждые 3 с в диапазонах длин волн 2120-1880 см^-1, 1710-1610 см^-1, 1600-1535 см^-1, 1543-1425 см^-1, 1430-1210 см^-1, определяют коэффициенты пропускания в каждом диапазоне, рассчитывают средний коэффициент пропускания и при значении среднего коэффициента пропускания от 0 до 1% диагностируют первичную опухоль головного мозга.A method for the diagnosis of primary brain tumors, including the study of cerebrospinal fluid, characterized in that they carry out infrared spectroscopy of 0.1 ml of cerebrospinal fluid for 30 s every 3 s in the wavelength ranges of 2120-1880 cm ^-1 , 1710- 1610 cm ^-1 , 1600-1535 cm ^-1 , 1543-1425 cm ^-1 , 1430-1210 cm ^-1 , transmittances in each range are determined, the average transmittance is calculated, and if the average transmittance is from 0 to 1%, the primary is diagnosed a brain tumor.