Мультимодальная оптическая когерентная томография (ОКТ) – современная технология неинвазивной визуализации, позволяющая получать 3D изображения биологических тканей с пространственным разрешением 10-15 микрометров на глубину до 2 мм без дополнительных контрастирующих веществ [1]. Одновременно из одной и той же области интереса в режиме реального времени извлекаются данные о структурно-функциональных характеристиках ткани, что повышает информативность и специфичность исследования. Общая структура ткани и состояние коллагеновых волокон оценивается на кросс-поляризационных ОКТ изображениях; состояние микроциркуляции (кровеносных и лимфатических сосудов) – на ОКТ ангиографических изображениях. Важно, что все типы получаемой информации подлежат как визуальной, так и количественной оценке. В результате сканирования, менее чем за 30 секунд получается 3D массив данных, из которого можно анализировать B-сканы и en face изображения на разных глубинах в пределах сканированной области. Глубина сканирования является важным лимитирующим фактором для технологии ОКТ, что накладывает ограничения на объекты исследования. При условии прямого доступа ОКТ зонда к биоткани, объектами исследования могут служить: кожа, слизистые оболочки гинекологического тракта, ротовой полости, злокачественные новообразования кожи. При интраоперационном доступе объектами исследования могут быть опухоли головного мозга, рак молочной железы, органы брюшной полости в абдоминальной хирургии. Мультимодальная ОКТ показала свою эффективность для диагностики разных молекулярных подтипов рака молочной железы [2]. ОКТ ангиография является перспективной для оценки эффективности фотодинамической терапии базальноклеточного рака кожи [3].

Важное свойство ОКТ ангиографии – визуализация сосудистой стеи на разных глубинах – этот принцип может быть использован при оценке глубины поражения соединительной ткани, как например, при склеротическом лихене вульвы.

Склеротический лихен вульвы (СЛВ) — это хроническое воспалительное заболевание кожи, которое преимущественно поражает область вульвы у женщин и сильно снижает качество жизни. Фотодинамическая терапия (ФДТ) является эффективным методом лечения СЛВ, воздействуя на волокна коллагена и сосудистый компонент дермы. Из-за рецидивирующего характера заболевания и аномального синтеза коллагена, восстановление ткани может происходить не полностью. Для неинвазивной оценки восстановления ткани предложено использование метода мультимодальная оптическая когерентная томография.

Цель исследования. Поиск оптических критериев эффективности ФДТ и раннего рецидива склеротического лихена.

Материалы и методы. Исследовано 12 пациенток с диагнозом СЛВ и 10 пациенток без патологии вульвы на базе Нижегородского областного онкологического диспансера. ФДТ проведена медицинским лазером «Лахта-Милон» 662 нм в дозе 0,16 Вт/см2 с в/в введением Фотодитазина (0,7 мг/кг). Исследование выполнено на ММ ОКТ, разработанном в Институте прикладной физики РАН (г. Нижний Новгород). 3D-массив данных размером 3,4×3,4×1,25 мм3, получен в течение 26 с, из которого извлекалась информация о структуре ткани и микроциркуляции. Динамическое наблюдение проведено до ФДТ, сразу после ФДТ, через 24 часа, 1 - 4 месяца и 6 месяцев после ФДТ. Гистологическое исследование выполнено до ФДТ и через 4 месяца после ФДТ.

Результаты. Мультимодальная ОКТ при СЛВ демонстрирует изменение рассеивающих и поляризационных свойств ткани вульвы из-за атрофии эпидермиса, гиперкератоза, отека и формирования склеротической дермы, а также снижение кровеносных и лимфатических сосудов относительно нормы. После ФДТ наблюдалось снижение плотности сосудистой сетки, вплоть до полного их исчезновения через 24 часа. Начиная с 1 месяца после ФДТ, плотность кровеносных и лимфатических сосудов постепенно восстанавливалась, достигнув максимального уровня через 2 - 3 месяца после ФДТ, однако при этом не достигая значений плотности характерных для нормальной ткани. Восстановление рассеивающих и поляризационных свойств одновременно с восстановлением слоистой структуры на ОКТ изображениях наблюдали на 2й месяц после ФДТ. Биопсия на 4 месяце после ФДТ демонстрирует картину нормотрофического рубца.

Выводы. Мультимодальная ОКТ является перспективным прижизненным методом контроля за восстановлением как сосудистого компонента ткани вульвы, так и волокон коллагена в динамике. Это может позволить оценить эффективность лечения и вовремя обнаружить возникновение рецидива СЛВ.



Работа проведена при поддержке гранта Российского научного фонда №19-75-10084-П.



1. Bouma B. E. et al. Optical coherence tomography // Nat Rev Methods Primers. 2022. Vol. 2 P.79

2. Gubarkova, E. V. et al. Multiphoton tomography in differentiation of morphological and molecular subtypes of breast cancer: A quantitative analysis // Journal of biophotonics. 2021. Vol. 14 P. e202000471.

3. Gubarkova, E. V. et al. Optical coherence angiography for pre-treatment assessment and treatment monitoring following photodynamic therapy: a basal cell carcinoma patient study // Scientific reports. 2019. Vol. 9. P. 18670.

Multimodal optical coherence tomography (OCT) is a modern non-invasive imaging technology that allows obtaining 3D images of biological tissues with a spatial resolution of 10–15 micrometers to a depth of up to 2 mm without additional contrast [1]. At the same time, data on the structural and functional characteristics of the tissue are obtained from the same area of interest in real time, which certainly increases the information content and specificity of the study. The overall structure of the tissue and the condition of the collagen fibers are assessed on cross-polarization OCT images; the state of microcirculation (blood and lymphatic vessels) - on OCT angiographic images. It is important that all types of information received can be assessed both visually and quantitatively. As a result of scanning, in less than 30 seconds, a 3D data set is obtained, from which B-scans and en face images can be analyzed at different depths within the scanned area. The scanning depth is an important limiting factor for OCT technology, which imposes restrictions on the objects of study. In case of direct access of the OCT probe to biological tissue, the objects of study can be: skin, mucous membranes of the gynecological tract, oral cavity, malignant neoplasms of the skin. With intraoperative access, the objects of study can be brain tumors, breast cancer, abdominal organs. Multimodal OCT has shown its effectiveness in diagnosing different molecular subtypes of breast cancer [2]. OCA angiography is promising for evaluating the effectiveness of photodynamic therapy for basal cell carcinoma [3].

An important property of OCT angiography is the visualization of the vascular network at different depths. This principle can be used to assess the depth of connective tissue damage, for example in vulvar lichen sclerosus.

Vulvar lichen sclerosus (VLS) is a chronic skin inflammatory disease that predominantly affects the vulvar area in women and severely reduces quality of life. Photodynamic therapy (PDT) is an effective treatment for VLS, targeting collagen fibers and the dermal vasculature. Due to the relapsing nature of the disease and abnormal collagen synthesis, tissue repair may not be complete. For a non-invasive assessment of tissue repair, the use of the multimodal optical coherence tomography method is proposed.

The purpose of this study was to search for optical criteria for the effectiveness of PDT and early recurrence of lichen sclerosus.

Materials and methods. Total 12 patients diagnosed with VLS and 10 patients without vulvar pathology were studied. PDT was performed with a medical laser "Lakhta-Milon" 662 nm at a dose of 0.16 W/cm2 with intravenous administration of Photoditazine (0.7 mg/kg). The study was carried out using MM OCT developed at the Institute of Applied Physics Russian Academy of Sciences (Nizhny Novgorod). A 3.4 x 3.4 x 1.25 mm3 3D dataset was acquired within 26 s, from which tissue structure and microcirculation information was extracted. Dynamic observation was carried out before PDT, immediately after PDT, after 24 hours, 1-4 months and 6 months after PDT. Histological examination was performed before PDT and 4 months post PDT.

Results. Multimodal OCT in VLS demonstrates a change in the scattering and polarization properties of the vulvar tissue due to atrophy of the epidermis, hyperkeratosis, edema, and formation of a sclerotic dermis, as well as a decrease in blood and lymphatic vessels relative to the norm. After PDT, a decrease in the density of the vascular network was observed, up to their complete disappearance after 24 hours. Starting from 1 month after PDT, the density of blood and lymphatic vessels gradually recovered, reaching a maximum level 2–3 months after PDT, but at the same time not reaching the density values characteristic of normal tissue. The restoration of scattering and polarization properties simultaneously with the restoration of the layered structure on OCT images was observed on the 2nd month after PDT. A biopsy at 4 months after PDT shows a normotrophic scar formation.

Conclusions. Multimodal OCT is a promising in vivo method for monitoring the dynamics of both vulvar vascular component and the connective tissue collagen fibers recovery. This may allow assessing the effectiveness of treatment and fixing the occurrence of a recurrence of VLS.

The work was supported by the Russian Science Foundation grant No. 19-75-10084-П.

1. Bouma B. E. et al. Optical coherence tomography // Nat Rev Methods Primers. 2022. Vol. 2 P.79

2. Gubarkova, E. V. et al. Multiphoton tomography in differentiation of morphological and molecular subtypes of breast cancer: A quantitative analysis // Journal of biophotonics. 2021. Vol. 14 P. e202000471.

3. Gubarkova, E. V. et al. Optical coherence angiography for pre-treatment assessment and treatment monitoring following photodynamic therapy: a basal cell carcinoma patient study // Scientific reports. 2019. Vol. 9. P. 18670.