Background. Breast cancer (BC) has been ranked first in morbidity and mortality among the female population in Russian Federation for several years. Rapid and accurate intraoperative examination of the cleanliness of resection margins is the main condition for breast-conserving surgery (BCS) to reduce the risks of local recurrence.
Aim. To examine the tumor margins and assess the cleanliness of the resection margins in BCS in patients diagnosed with BC using multimodal optical coherence tomography (MM OCT) with comparative planned histological and additional molecular genetic analysis.
Materials and methods. The study was carried out on postoperative samples of tumor and non-tumor breast tissue obtained from 115 patients with BC T1–2N0M0G2–3 stage IA–IIA, after BCS in the volume of radical resection or lumpectomy with histological control of the resection margins. A spectral domain MM OCT device (OCT 1300-E, BioMedTech LLC, Russia) was used, which provides structural OCT images to study the backscattering properties of tissue and allows performing a quantitative assessment of the elastic properties of the tissue by compression optical coherence elastography (OCE).
Results. The MM OCT method was able to determine the exact margins between the tumor and non-tumor breast tissue. The main signs of the tumor were a decrease in the level and depth of penetration of the OCT signal in the structural OCT images, as well as an increase in the stiffness values (>200 kPa) in the OCE images with the highest stiffness values (>600 kPa) in the area of tumor cell accumulations. The use of compression OCE made it possible to detect clusters of tumor cells in the margins of resection at a distance of 5 mm from the visible border of the tumor. Among the 132 studied resection margins in 6 cases, the positive resection margin was determined by the OCE method, which was subsequently confirmed histologically. The negative resection margins were characterized by the lowest stiffness values (<200 kPa) in the OCE images and were confirmed by both histological analysis and molecular genetic analysis. ROC-analysis established a threshold stiffness value of 159.8 kPa, which indicates the presence of tumor tissue at the resection margins in the presence of a high stiffness area larger than 500 µm. The high diagnostic accuracy of the OCE method (98.5 %) was determined to distinguish between the negative and positive resection margins during BCS.
Conclusion. The use of MM OCT with OCE modality makes it possible to clearly distinguish different types of breast tissue in BC (adipose tissue, connective tissue, accumulation of tumor cells). MM OCT can be used as an additional intraoperative tool for visualizing tumor cells boundaries and assessing the cleanliness of resection margins in real time during BCS.
Введение. Рак молочной железы (РМЖ) уже несколько лет занимает 1-е место по заболеваемости и смертности среди женского населения на территории РФ. Срочное и тщательное интраоперационное исследование чистоты краев резекции является основным условием снижения риска развития местного рецидива при органосохраняющих операциях (ОСО).
Цель исследования – изучение границ опухоли и оценка чистоты краев резекции при ОСО у пациенток с диагнозом РМЖ с использованием мультимодальной оптической когерентной томографии (мм ОКТ) со сравнительным плановым гистологическим и дополнительным молекулярно-генетическим анализом.
Материалы и методы. Послеоперационные образцы опухолевой и неопухолевой ткани молочной железы, полученные от 115 больных РМЖ T1–2N0M0G2–3 стадии IA–IIA, которым была проведена ОСО в объеме радикальной резекции или лампэктомии с гистологическим контролем краев резекции. В работе использован спектральный мм ОКТ-прибор (ОКТ 1300-е, ООО «Биомедтех», Россия), который обеспечивает получение структурных ОКТ-изображений для изучения рассеивающих свойств ткани и выполнение количественной оценки упругих свойств ткани методом компрессионной оптической когерентной эластографии (ОКЭ).
Результаты. Методом ММ ОКТ удалось определить точные границы между опухолевой и неопухолевой тканью молочной железы. Основными признаками опухолевой ткани являлись снижение уровня и глубины проникновения ОКТ-сигнала на структурных ОКТ-изображениях, а также повышение значений жесткости (>200 кПа) на ОКЭ-изображениях с самыми высокими значениями жесткости (>600 кПа) в области скопления опухолевых клеток. Использование компрессионной ОКЭ позволило обнаружить скопления опухолевых клеток в краях резекции на расстоянии 5 мм от видимой границы опухоли. среди 132 исследуемых краев резекции в 6 случаях методом ОКЭ был зафиксирован положительный край резекции, что впоследствии было подтверждено гистологически. Отрицательные края резекции характеризовались самыми низкими значениями жесткости (<200 кПа) на ОКЭ-изображениях и были подтверждены как гистологическим анализом, так и молекулярно-генетическим анализом краев резекции. методом ROC-анализа установлено пороговое значение жесткости, равное 159,8 кПа, которое указывает на наличие опухолевой ткани в краях резекции при наличии области высокой жесткости размером >500 мкм. Определена высокая диагностическая точность метода ОКЭ (98,5 %) в различении отрицательного и положительного хирургического края резекции ткани молочной железы.
Выводы. Использование мм ОКТ с применением ОКЭ позволяет четко дифференцировать различные типы тканей молочной железы при РМЖ (жировая ткань, соединительная ткань, скопление опухолевых клеток). ММ ОКТ может быть использована в качестве дополнительного интраоперационного инструмента визуализации границ опухоли и оценки чистоты краев резекции в реальном времени при ОСО у больных РМЖ.