Анализ эффективности неинвазивного электромагнитного метода обнаружения рака предстательной железы

Введение

По данным ВОЗ, прогнозируется ежегодное увеличение числа новых случаев рака с 14,1 млн от 2012 года до 21,6 млн к 2030 году [1]. Ежегодно миллионы мужчин заболевают раком предстательной железы (РПЖ), а в высокоразвитых странах эта опухоль занимает лидирующие позиции среди других злокачественных заболеваний [2]. Раннее обнаружение рака на стадии локализованного процесса до развития отдалённых метастазов в другие органы позволяет проводить своевременное и абластичное лечение, что повышает безрецидивную выживаемость [3]. Так, до введения скрининга РПЖ в программы здравоохранения, паралич являлся одним из наиболее частых признаков заболевания из-за наличия метастазов в спинном мозге [4]. В настоящее время злокачественное поражение простаты может быть заподозрено при наличии патологических участков по результатам ПРИ и / или по результатам исследования уровня ПСА в сыворотке крови [5]. По данным Европейского рандомизированного исследования по скринингу рака предстательной железы (The European Randomized Study of Screening for Prostate Cancer (ERSPC)), выявлено снижение смертности от РПЖ на 20% (p <  0,001) на фоне 16-летнего скрининга населения [6]. Низкий уровень онкоспецифичности и отсутствие возможности прогнозирования агрессивности рака по результатам ПСА являются его основными ограничениями [7]. Повышение выживаемости при РПЖ зависит от наличия чувствительных, неинвазивных и экономически эффективных методов, подходящих для амбулаторного скрининга.

При исследовании свойств нормальных и злокачественных тканей человека было выявлено, что злокачественные клетки обладают иными электромагнитными свойствами. Впервые в 1926 году H. Fricke и соавторы обнаружили различия между электромагнитными свойствами злокачественных и доброкачественных опухолей молочной железы по сравнению с нормальными тканями [8]. Начатый с тех пор научный поиск привел к тому, что была установлена частота электромагнитных волн (~400 МГц), когда разница поглощения последних между злокачественными и здоровыми тканями максимальна [9].

C. Vedruccio разработал прибор для неинвазивного анализа электромагнитных свойств биологических тканей — биосканер TRIMprob^TM (Tissue Resonance InterferoMeter Probe) [10]. В основе физики прибора лежит феномен «нелинейного резонансного взаимодействия», то есть взаимодействия электромагнитного поля некоего источника с колебаниями биологической ткани, которые возникают в ответ на прохождение через них электромагнитных волн определённой частоты. Таким образом, TRIMprob^TM генерирует переменное электромагнитное поле, которое взаимодействует с заряженными частицами в ткани-мишени, что приводит к вторичному излучению от неё, то есть ткань-мишень становится источником обратного сигнала, который различен для нормальной и злокачественной тканей [11]. Ряд пилотных клинических исследований показал, что электромагнитная диагностика может быть применима в том числе и для обнаружения РПЖ [12 – 16]. Настоящее проспективное исследование было запущено с целью оценки возможности применения электромагнитной диагностики (метода тканевого резонансного взаимодействия) для корректного выявления РПЖ.

Цель исследования: изучить возможность применения электромагнитной диагностики (метода тканевого резонансного взаимодействия) для выявления РПЖ, оценить диагностическую ценность метода.

Материалы и методы

После подписания информированного согласия были включены в исследование 124 пациента МНОЦ «МГУ имени М.В. Ломоносова», которым было запланировано проведение биопсии предстательной железы, трансуретральной резекции или энуклеации гиперплазии предстательной железы, радикальной простатэктомии в период с ноября 2020 года по апрель 2022. Диагноз РПЖ подтверждался в соответствии с современными рекомендациями и стандартами. Критерии включения в исследование: морфологически верифицированный диагноз РПЖ, морфологически верифицированный диагноз ДГПЖ, повышение ПСА > 4 нг/мл, жалобы на ухудшение качества мочеиспускания, возраст от 18 до 70 лет. Критерии исключения: психические заболевания, туберкулёз любой локализации в активной фазе и в анамнезе, тяжёлые и декомпенсированные заболевания печени и почек, сердечно-сосудистой системы, наличие кардиостимулятора, металлоконструкций в костях таза, наличие протезов тазобедренных суставов, тяжёлое и декомпенсированное течение эндокринных заболеваний, включая сахарный диабет, нежелание участвовать в исследовании.

При включении в исследование всем проводилось обследование предстательной железы на биосканере TRIMProb^TM («Galileo Avionica» SpA, Torino, Italy). Биосканер включает в себя диагностический зонд, ресивер и монитор компьютера, представлен на рисунке 1.

Диагностический зонд представляет собой цилиндрическую трубку длиной 30 см, содержащую в себе аккумулятор, который в то же время является рукоятью трубки, и непосредственно нелинейный осциллятор (систему, создающую колебания). Осциллятор излучает электромагнитные волны определённых частот (от 400 до 1350 МГц) и располагается на дистальном конце трубки. Пучок излучения зонда узкий, около 12º. Созданное зондом электромагнитное поле при непосредственном контакте с зоной интереса стимулирует колебание зарядов в ткани. Они резонируют в диапазоне, излучаемом генератором, данный резонанс может быть зафиксирован благодаря «нелинейному резонансному взаимодействию» [10]. Ресивер фиксирует взаимодействие, и результаты исследования отображаются на экране в режиме реального времени. Показатели резонанса отображаются на дисплее компьютера в логарифмическом масштабе и выражаются в произвольных единицах (AU) от 0 до 255. Регистрируется отклик при частоте 465 МГц, результат исследования на РПЖ считается положительным, когда интенсивность сигнала при 465 МГц менее 40 AU [15].

Исследование биосканером проводилось двумя врачами после прохождения обучения у разработчика прибора. При исследовании пациент в одежде находится на расстоянии 1,5 м от ресивера, который расположен на уровне таза пациента, как изображено на рисунке 2.

Исследование проводится при плотном контакте зонда с областью промежности (допустимо проведение исследования через ткань одежды). Зонд перемещается в сагиттальной плоскости под углом 15° влево и 15° вправо от срединной линии и наклоняется так, чтобы луч был направлен на вентральную или дорсальную часть железы, как изображено на рисунке 3.

Рисунок 3. Техника выполнения исследования простаты биосканером
Figure 3. Prostate scanning technique using a bioscanner

Все исследования биосканером проводились до оперативных вмешательств, исследователи не знали, какая манипуляция запланирована пациенту. Все результаты исследований заносились в электронную базу данных. При получении гистологического заключения проводилось сравнение результатов патоморфологического исследования и показаний биосканера, определялась диагностическая значимость метода.

Статистический анализ. Данные были собраны с использованием пакета Microsoft Office Excel 365 («Microsoft» Сorp., Redmond, WA, USA). Были рассчитаны с помощью IBMÒ SPSS Statistics 20.0 («SPSS: An IBM Company», IBM SPSS Corp., Armonk, NY, USA) специфичность, чувствительность, прогностическая ценность положительного и отрицательного результатов. Клинические параметры выборки для непрерывных величин представлены в виде средних значений (М) ± стандартное отклонение (SD).

Результаты

В исследуемую группу были включены 124 мужчины, средний возраст составил 66,1 ± 7,1 года. Среднее значение общего ПСА — 16,0 ± 53,5 нг/мл. Пациентам (n = 28) планировалось проведение трансуретрального удаления гиперплазии предстательной железы, пациенты (n = 14) с морфологически подтверждённым диагнозом РПЖ были направлены либо на радикальную простатэктомию, либо на лучевую терапию, и 82 пациента были направлены на биопсию предстательной железы. Исследование простаты методом тканевого резонансного взаимодействия показало отрицательный результат у 31 пациента и положительный — у 93, тогда как результат патоморфологического исследования был отрицательным у 67 пациентов, а положительным — у 57 пациентов. При сравнении результатов электромагнитной диагностики и результатов патоморфологического исследования 47 пациентов (51,6%) из 93 с положительным результатом на биосканере также показали положительный результат по данным гистологии (истинно положительный результат). В то же время у 46 пациентов (48,4%) наблюдали отрицательный результат (ложноположительный). И напротив, у 21 пациента (67,7%) из 31 наблюдали отрицательный результат по данным сканирования (истинно отрицательный результат), а в 10 случаях результаты не соответствовали данным гистологии (ложноотрицательный). Таким образом, электромагнитная диагностика РПЖ имела общую чувствительность 82,0%, специфичность 31,0%, диагностическую точность 54%, положительную прогностическую и отрицательную значимость 73,0% и 62,0%, соответственно.

Обсуждение

Отличительные электромагнитные свойства злокачественных клеток от нормальных тканей основаны на морфологических и биохимических процессах. Под воздействием внешнего электромагнитного поля заряды молекул внутри клеток перераспределяются [17]. В ответ на внешнее воздействие создаётся внутреннее электрическое поле, которое уменьшает приложенное электрическое поле со степенью поляризации, отражающей способность накапливать энергию. В злокачественных клетках нарушена проницаемость клеточных мембран, поэтому меняется внутриклеточный ионный состав. Злокачественные клетки имеют повышенную концентрацию натрия и хлора, большее содержание воды [18]. Таким образом, различные электромагнитные свойства нормальных и злокачественных тканей могут быть зафиксированы.

В публикации A. Tubaro et al. проводилось исследование диагностической ценности аппарата TRIMprob^ТМ в диагностике новообразований предстательной железы [13]. Всего 111 пациентов прошли диагностику аппаратом TRIMprob^ТМ перед проведением трансректальной биопсии предстательной железы. По результатам чувствительность электромагнитной диагностики РПЖ составила 86%, специфичность — 63%. При этом прогностическая ценность положительного и отрицательного результатов составила 60% и 88% соответственно, а точность данного метода диагностики — 72%.

M. Balma et al. также проводили исследование диагностических возможностей аппарата TRIMprob^ТМ [12]. Авторы определили оптимальное расстояние между ресивером и пациентом для наиболее объективного исследования. Из 58 обследованных (мужчины до 24 лет без данных за заболевания предстательной железы) у 2 пациентов зафиксировано снижение частоты в диапазоне 465 МГц, то есть 2 случая ложноположительных результатов.

В самом крупном исследовании С. Bellorofonte et al. (757 пациентов) чувствительность метода составила 95,5%, специфичность — 42,7%, прогностическая ценность положительного и отрицательного результатов — 63,6% и 89,8% [14].

Наши результаты свидетельствуют о том, что использование метода тканевого резонансного взаимодействия в диагностике РПЖ представляет собой неинвазивную, лёгкую и быструю процедуру, превосходно воспринимаемую пациентами. Наши данные показали более низкую специфичность по сравнению с вышеописанными исследованиями главным образом за счёт большого количества ложноположительных результатов. Все биопсии выполнялись систематическим методом, то есть не по протоколу fusion, в то время как в большинстве других видов диагностических биопсий пунктируется конкретный очаг, обнаруженный при инструментальных или физикальных обследованиях, систематическая биопсия предстательной железы обеспечивает нецелевой забор ткани, что может быть связано с пропущенными диагнозами РПЖ. Поэтому мы решили вынести пациентов с ложноположительными результатами в группу наблюдения. Тем не менее, мы считаем, что высокая ценность положительного результата может повысить эффективность раннего выявления РПЖ.

Ограничения исследования. Процедура электромагнитной диагностики РПЖ имеет ряд ограничений, которые следует учитывать. Во-первых, метод является оператор-зависимым, а метод визуализации является интуитивно неясным для общего использования. Применяя данный метод, невозможно различить клинически значимые и незначимые стадии злокачественного процесса. Кроме того, нет чёткого понимания, влияют ли на специфичность этого метода неблагоприятные факторы, а именно другие заболевания сканируемого органа (простатит, предшествующая операция и т. д.) или соседних с предстательной железой органов (проктит, геморрой и т. д.). Тем не менее эти проблемы возникают в разной степени почти в каждом скрининговом исследовании. Предстоящими задачами мы видим стандартизацию проведения исследования и интерпретации полученных результатов.

Заключение

Проведённое исследование указывает на наличие взаимодействия между различными тканями предстательной железы и электромагнитным полем, и это взаимодействие может быть использовано в целях диагностики онкозаболеваний. Есть основания утверждать, что обследование при помощи метода тканевого резонансного взаимодействия является безопасным и неинвазивным. Необходимая интенсивность электромагнитных волн очень невелика (их мощность аналогична мощности беспроводного телефона), что позволяет осуществлять многократные обследования. Результаты, касающиеся диагностических возможностей данного метода с целью выявления рака предстательной железы, следует рассматривать как предварительные, и они нуждаются в дальнейшем контроле пациентов с ложноположительными результатами.