Prof

Można napiać że na spektrum badanej tkanki składają się poszczególne spektra elementów ją
tworzących.
Tomasz Kręcicki
Autofluorescencja w otolaryngologii
Zjawisko fluorescencji jest znane ludzkości od bardzo dawna. Pierwsze pisemne
wzmianki na ten temat pojawiły się 1500 lat p.n.e.
Pierwsze badania i dokładne opisy tego zjawiska pochodzą z 1646 r. od niemieckiego
zakonnika A. Kirchera, uważanego dziś za ojca fluorescencji. Gwałtowny rozwój badań nad
nią przypada jednak na XX w., a pierwsze prace o zastosowaniu fluorescencji w medycynie
pochodzą z 1924 r.
Definicja
Fluorescencja to zjawisko optyczne zachodzące wtedy, gdy pewna substancja,
pochłaniając foton energii, emituje jednocześnie foton o niższej energii niż pochłonięty, a
różnica zostaje rozproszona w postaci ciepła i drgań. Kwant promieniowania emitowany z
danej substancji ma mniejszą energię (a więc większą długość fali) niż foton wzbudzający.
Zjawisko to trwa bardzo krótko (kilka nanosekund), można więc przyjąć, że ustaje w
momencie, gdy znika promieniowanie wzbudzające. Fakt, że długość fali promieniowania
fluorescencyjnego jest zawsze większa niż długość fali promieniowania wzbudzającego,
nazywany jest prawem Stokesa.
Autofluorescencja to zjawisko fluorescencji różnych substancji obserwowane w
żywych organizmach lub tkankach. Promieniowanie wzbudzające fluorescencję to zwykle
światło ultrafioletowe, natomiast emitowane widmo zawiera się w przedziale światła
widzialnego. Ostatecznie zależy to od substancji, która takiemu zjawisku podlega (nazywana
jest ona fluoroforem lub fluorochromem).
W tkankach i komórkach znajduje się stosunkowo dużo substancji, w których można
wzbudzić zjawisko autofluorescencji. Należą do nich aminokwasy i białka (tryptofan,
fenyloalanina, tyrozyna, elastyna, włókna kolagenowe), koenzymy reakcji metabolicznych
(flawiny, FAD, FMN, NADH, NADPH), produkty pośrednie syntezy hemu (porfiryny) czy
produkty metabolizmu lipidów (lipofuscyna). Dzięki właściwościom fluorescencyjnym
wymienionych substancji po oświetleniu ich światłem ultrafioletowym możemy
zaobserwować zieloną autofluorescencję. Oczywiście, na końcowy efekt składa się suma
spektr wszystkich fluoroforów w badanej tkance.
Zjawisko fluorescencji znalazło szerokie zastosowanie m.in. w przemyśle chemicznym
oraz farmaceutycznym. Jest powszechnie wykorzystywane do sekwencjonowania i
wykrywania DNA, produkcji „biochipów” czy do sortowania komórek (FACS). Z
powodzeniem korzysta się też z fluorescencji w diagnostyce w licznych dziedzinach
medycyny: okulistyce, pulmonologii i torakochirurgii, chirurgii przewodu pokarmowego,
dermatologii, urologii, ostatnio też w stomatologii, chirurgii szczękowej oraz otolaryngologii.
Zastosowanie w otolaryngologii
Prawidłowa błona śluzowa krtani po oświetleniu promieniowaniem ultrafioletowym
emituje światło w zakresie barwy zielonej. Stan taki pokazuje poniższy przykład (ryc. 1).
Ryc. 1. Niezmieniony makroskopowo nabłonek krtani w endoskopii autofluorescencyjnej
W trakcie procesu karcynogenezy zachodzi szereg zmian, zarówno na poziomie
komórek (np. zmiana metabolizmu), jak i całej tkanki (fizyczna zmiana struktury i liczby
komórek, zmiana unaczynienia i inne), efektem czego są różnice w charakterystyce widma
autofluorescencyjnego tkanki zdrowej i zmienionej nowotworowo. Różnica ta jest na tyle
istotna, że w większości przypadków można ją dostrzec gołym okiem. Zmiany dysplastyczne
oraz rak płaskonabłonkowy krtani są widoczne w badaniu autofluorescencyjnym jako ubytek
zielonego widma (ryc. 2).
Ryc. 2. Rak płaskonabłonkowy prawego fałdu głosowego w badaniu endoskopowym w świetle białym (po
lewej) i w niebieskim (po prawej) – widoczny ubytek zielonego widma
Badanie z wykorzystaniem endoskopii autofluorescencyjnej pozwala na rozpoznanie
zmian złośliwych precyzyjniej i wcześniej niż badanie endoskopem w świetle białym. Rycina
nr 3 ilustruje zmianę na lewym fałdzie głosowym w świetle białym, która w tym badaniu ma
charakter leukoplakii. W endoskopii w świetle niebieskim wyraźnie widoczny jest jednak
ubytek zielonej fluorescencji na obu fałdach głosowych, wskazujący na znaczne
zaawansowanie zmian histopatologicznych. Badanie mikroskopowe pobranych wycinków
diagnostycznych wykazało obecność raka płaskonabłonkowego na obu fałdach głosowych.
Ryc. 3. Obraz zmiany o charakterze raka płaskonabłonkowego, obejmującego w badaniu autofluorescencyjnym
2/3 przednie obu fałdów głosowych. W endoskopii w świetle białym widoczna jest zmiana przypominająca
leukoplakię prawego fałdu głosowego.
Rycina nr 4 przedstawia krtań w świetle białym, której obraz może sugerować obecność
niezaawansowanej zmiany nowotworowej na prawym fałdzie głosowym. Po stronie lewej
widoczna jest zmiana o charakterze leukoplakii. Podobnie jak w opisanym powyżej
przypadku, w badaniu stroboskopowym obustronnie zachowana była fala śluzówkowa. Ocena
krtani w świetle niebieskim uwidoczniła wyraźne, zielone widmo autofluorescencyjne.
Badanie histologiczne wycinków wykazało obecność przewlekłego stanu zapalnego oraz
obrzęk Reinkego po stronie prawej.
Ryc. 4. Nierówne fałdy głosowe pokryte białym nalotem w badaniu w świetle białym (po lewej) i całkowicie
prawidłowy obraz autofluorescencyjny, sugerujący łagodny charakter zmian (po prawej)
Techniki badań
W medycynie, w tym również w otolaryngologii, stosuje się różne techniki badań
wykorzystujących zjawisko autofluorescencji. Większość z nich opiera się bądź na
wcześniejszym uwrażliwieniu tkanek na światło (fotouczulenie), np. za pomocą 5-ALA, albo
wymaga przeprowadzenia badania w znieczuleniu ogólnym. Wykonywana we wrocławskiej
Klinice Otolaryngologii endoskopia autofluorescencyjna jest pozbawiona wyżej
wymienionych wad. Badanie można wykonać praktycznie bez żadnego przygotowania prawie
u każdego pacjenta, a technika jest identyczna z klasyczną endoskopią w świetle białym.
Walory endoskopii autofluorescencyjnej
Ogromną zaletą badania krtani przy zastosowaniu endoskopii autofluorescencyjnej jest
możliwość wykrywania zmian niewidocznych w tradycyjnym badaniu ednoskopowym.
Dotychczasowe badania wykazały, że omawiana metoda pozwala na wykrycie zmiany
dysplastycznej już o średnim i dużym natężeniu. Ułatwia ona kontrolowanie pacjentów po
leczeniu nowotworów krtani, pozwalając na wczesne wykrycie ewentualnej wznowy. Pomaga
ustalić najlepsze miejsce do pobrania wycinka i jest nieoceniona w przypadku zmian o więcej
niż jednej lokalizacji pierwotnej. W przypadku zmian takich jak przewlekłe stany zapalne,
obrzęki Reinkego, polipy, guzki głosowe, brodawczaki obraz uzyskiwany w trakcie
endoskopii autofluorescencyjnej jest prawidłowy. Badanie charakteryzuje się wysoką
czułością (ponad 95%) i przewyższa pod tym względem pozostałe metody diagnostyczne.
Upowszechnienie tej metody diagnostycznej może w perspektywie przynieść
wzrost wykrywalności wczesnych zmian nowotworowych krtani, a w konsekwencji
prowadzić do szybszego rozpoczęcia leczenia. Wczesne rozpoznanie raka krtani istotnie
zwiększa szansę na wdrożenie oszczędzającego postępowania terapeutycznego i
całkowite wyleczenie.