uzspbgmuУчёные записки Первого Санкт-Петербургского государственного медицинского университета имени академика И. П. ПавловаThe Scientific Notes of the Pavlov University1607-41812541-8807Academician I.P. Pavlov First St. Petersburg State Medical University10.24884/1607-4181-2025-32-2-64-70uzspbgmu-1117Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ РАБОТЫORIGINAL PAPERSОбоснование последовательности использования двух длин волн (1,5 и 0,97 мкм) при интерстициальной гипертермии биологических объектовJustification of the sequence of using two wavelengths (1.5 and 0.97 microns) in interstitial hyperthermia of biological objectshttps://orcid.org/0000-0001-8365-3266ОстрейкоО. В.OstreikoO. V.

Острейко Олег Викентьевич, кандидат медицинских наук, доцент, доцент кафедры нейрохирургии 

197022, Санкт-Петербург, ул. Льва Толстого, д. 6-8 

Ostreiko Oleg V., Cand. of Sci. (Med), Associate Professor, Associate Professor of the Department of Neurosurgery 

6-8, L’va Tolstogo str., Saint Petersburg, 197022

ostreiko@rambler.ruhttps://orcid.org/0000-0003-4760-2394ПетрищевН. Н.PetrishchevN. N.

Петрищев Николай Николаевич, доктор медицинских наук, профессор, профессор кафедры патофизиологии с курсом клинической патофизиологии

197022, Санкт-Петербург, ул. Льва Толстого, д. 6-8 

Petrishchev Nikolay N., Dr. of Sci. (Med), Professor, Professor of the Department of Pathophysiology with the Course of Clinical Pathophysiology

6-8, L’va Tolstogo str., Saint Petersburg, 197022

lasmed@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0002-9515-914XГришачеваТ. Г.GrishachevaT. G.

Гришачева Татьяна Георгиевна, кандидат биологических наук, директор центра лазерной медицины

197022, Санкт-Петербург, ул. Льва Толстого, д. 6-8 

Grishacheva Tatyana G., Cand. of Sci. (Biol.), Director of the Center for Laser Medicine 

6-8, L’va Tolstogo str., Saint Petersburg, 197022

laser82@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-9165-3039МинаевВ. П.MinaevV. P.

Минаев Владимир Павлович, главный научный сотрудник

141190, Московская обл., Фрязино, пл. имени академика Б. А. Введенского, д. 3, стр. 5 

Minaev Vladimir P., Chief Research Fellow 

3, build. 5, Academician B. A. Vvedensky Square, Fryazino, Moscow region, 141190 

minaev46@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-9249-660XЧефуС. Г.ChefuS. G.

Чефу Светлана Григорьевна, кандидат биологических наук, зав. экспериментальной лабораторией центра лазерной медицины

197022, Санкт-Петербург, ул. Льва Толстого, д. 6-8 

Chefu Svetlana G., Cand. of Sci. (Biol.), Head of the Experimental Laboratory of the Center for Laser Medicine

6-8, L’va Tolstogo str., Saint Petersburg, 197022

chefusveta@yandex.ruПервый Санкт-Петербургский государственный медицинский университет имени академика И. П. ПавловаРоссияPavlov UniversityRussian FederationООО «ВПГ Лазеруан»РоссияVPG LaseroneRussian Federation2025160920253226470Copyright © Острейко О.В., Петрищев Н.Н., Гришачева Т.Г., Минаев В.П., Чефу С.Г., 20252025Острейко О.В., Петрищев Н.Н., Гришачева Т.Г., Минаев В.П., Чефу С.Г.Ostreiko O.V., Petrishchev N.N., Grishacheva T.G., Minaev V.P., Chefu S.G.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.sci-notes.ru/jour/article/view/1117

Введение. В лазерной методике LITT (Laser Interstitial Thermotherapy) используется излучение одной длины волны либо 0,98 мкм, либо 1,06 мкм, спектрально находящихся рядом. По спектру поглощения эти излучения относятся преимущественно к гемоглобинпоглощаемым и схожи по взаимодействию с биологической тканью.Цель – определить возможности использования в лазерной гипертермии опухолей волн, отличающихся по хромофорам.Методы и материалы. Проведено исследование эффективности воздействия разных длин волн, как в варианте последовательного, так и одномоментного облучения фантома суррогата живой ткани (СЖТ) и белковой модели гемоглобинпоглощаемым и водопоглощаемым излучением. Использовано оптоволокно с торцевым концом и радиарным типом наконечника.Результаты. Водопоглощаемые излучения с длинами волн 1,56 мкм и 1,94 мкм позволили быстро достигать объемной коагуляции яичного белка. Напротив, излучение 0,97 мкм плохо коагулировало яичный белок при схожих мощностях излучения ввиду отсутствия в белке гемоглобина. В СЖТ, содержащем гемоглобин, объем коагулята зависел от длины используемой волны, концентрации гемоглобина и типа наконечника оптоволокна. Наибольший объем коагулированного фантома СЖТ достигался применением излучения 1,56 мкм с радиарным концом оптоволокна. Использование одномоментной комбинации двух излучений 0,98 мкм и 1,56 мкм при стандартных параметрах мощности в режиме коагуляции представляется нецелесообразным ввиду более агрессивного взаимодействия на примере СЖТ.Выводы. Оптимальным режимом облучения при выполнении интерстициальной лазерной гипертермии опухоли представляется последовательное использование вначале водопоглощаемой, а затем гемоглобинпоглощаемой длин волн.

Introduction. The LITT (Laser Interstitial Thermotherapy) laser technique uses radiation of the same wavelength, either 0.98 microns or 1.06 microns, spectrally located nearby. According to the absorption spectrum, these radiations are predominantly hemoglobin absorbing and are similar in interaction with biological tissue.The objective was to determine the possibilities of using waves differing in chromophores in laser hyperthermia of tumors.Methods and materials. We conducted the study on the effectiveness of exposure to different wavelengths, both in the variant of sequential and simultaneous irradiation of the phantom of the surrogate of living tissue (SLT) and the protein model of hemoglobin with absorbable and water-absorbable radiation. An optical fiber with a butt end and a radial tip type was used.Results. Water-absorbing radiation with wavelengths of 1.56 microns and 1.94 microns made it possible to quickly achieve volumetric coagulation of egg white. On the contrary, radiation of 0.97 microns poorly coagulated egg white at similar radiation powers, due to the absence of hemoglobin in the egg. In the SLT containing hemoglobin, the volume of coagulate depended on the wavelength used, the concentration of hemoglobin and the type of fiber tip. The largest volume of coagulated SLT phantom was achieved by using 1.56 microns radiation with the radial end of the optical fiber. The use of a simultaneous combination of two radiations of 0.98 microns and 1.56 microns at standard power parameters in the coagulation mode seems impractical due to the more aggressive interaction on the example of SLT.Conclusions. The optimal mode of irradiation when performing interstitial laser hyperthermia of a tumor is the consistent use of initially water absorbing and then hemoglobin absorbing wavelengths.

лазерная гипертермиялечение глиомкоагуляция опухолициторедуктивная операцияlaser hyperthermiaglioma treatmenttumor coagulationcytoreductive surgeryReferencesChen C., Lee I., Tatsui C. et al. Laser interstitial thermotherapy (LITT) for the treatment of tumors of the brain and spine: a brief review // J Neurooncol. – 2021. – Vol. 151, № 3. – P. 429–442. https://doi.org/10.1007/s11060-020-03652-z.Chen C., Lee I., Tatsui C. et al. Laser interstitial thermotherapy (LITT) for the treatment of tumors of the brain and spine: a brief review // J Neurooncol. 2021;151(3):429–442. https://doi.org/10.1007/s11060-020-03652-z.Alkazemi M., Lo Y. T., Hussein H. et al. Laser Interstitial Thermal Therapy for the Treatment of Primary and Metastatic Brain Tumors: A Systematic Review and Meta-Analysis // World Neurosurg. – 2023. – Vol. 171. – P. e654–e671. PMID: 36549438. https://doi.org/10.1016/j.wneu.2022.12.079.Alkazemi M., Lo Y. T., Hussein H. et al. Laser Interstitial Thermal Therapy for the Treatment of Primary and Metastatic Brain Tumors: A Systematic Review and Meta-Analysis // World Neurosurg. 2023;171:e654–e671. PMID: 36549438. https://doi.org/10.1016/j.wneu.2022.12.079.Bown S. G. Phototherapy in tumors // World J Surg. – 1983. – Vol.7.– P.700–709. https://doi.org/10.1007/bf01655209.Bown S. G. Phototherapy in tumors // World J Surg. 1983;7:700–709. https://doi.org/10.1007/bf01655209.Friebel M., Helfmann J., Netz U. J., Meinke M. C. Influence of oxygen saturation on the optical scattering properties of human red blood cells in the spectral range 250 to 2000 nm // Journal of Biomedical Optics. – 2009. – Vol. 14, № 3. – P. 034001. https://doi.org/10.1117/1.3127200.Friebel M., Helfmann J., Netz U. J., Meinke M. C. Influence of oxygen saturation on the optical scattering properties of human red blood cells in the spectral range 250 to 2000 nm // Journal of Biomedical Optics. 2009;14(3):034001. https://doi.org/10.1117/1.3127200.Марченко А. А, Минаев В. П. Смирнов И. В., Шевелкина Е. Д. Оценка оптических свойств крови в диапазоне длин волн излучения 1,3 - 2,0 мкм // Лазерная медицина. – 2019. – Т. 23, вып. 2. – С. 44–51. https://doi.org/10.37895/2071-8004-2019-23-2-44-51.Marchenko A. A, Minaev V. P., Smirnov I. V., Shevelkina E. D. Evaluation of optical properties of blood in the radiation wavelength range of 1.3 - 2.0 μm // Laser Medicine. 2019;23(2):44–51. (In Russ.). https://doi.org/10.37895/2071-8004-2019-23-2-44-51.Розуменко В. Д. Нейронавигационная технология виртуального 3D планирования и интраоперационного сопровождения лазерной термодеструкции внутримозговых опухолей полушарий большого мозга // Украинский нейрохирургический журнал. – 2015. – № 3. – С. 43–49.Rozumenko V. D. Neuronavigation technology of virtual 3D planning and intraoperative support of laser thermal destruction of intracerebral tumors of the cerebral hemispheres // Ukrainian neurosurgical journal. 2015;(3):43–49. (In Russ.).Коваленко А. А., Минаев В. П. О возможности использования излучения волоконных лазеров с длинами волн 1,56 и 1,68 мкм для интерстициальной термотерапии патологических новообразований // Радиооптика. МГТУ им. Н. Э. Баумана. Электрон. журн. – 2015. – № 05. – С. 101–114. https://doi.org/10.7463/rdopt.0515.0798995.Kovalenko A. A., Minaev V. P. On the possibility of using fiber laser radiation with wavelengths of 1.56 and 1.68 μm for interstitial thermotherapy of pathological neoplasms // Radiooptics. Bauman Moscow State Technical University. Electronic journal. 2015;(05):101–114. (In Russ.). https://doi.org/10.7463/rdopt.0515.0798995.Casanova-Carvajal O., Zeinoun M., Urbano-Bojorge A. L. et al. The Use of Silica Microparticles to Improve the Efficiency of Optical Hyperthermia (OH) // Int. J. Mol. Sci. – 2021. – Vol. 22, № 10. – P. 5091. https://doi.org/10.3390/ijms22105091.Casanova-Carvajal O., Zeinoun M., Urbano-Bojorge A. L. et al. The Use of Silica Microparticles to Improve the Efficiency of Optical Hyperthermia (OH) // Int. J. Mol. Sci. 2021;22(10):5091. https://doi.org/10.3390/ijms22105091.Неворотин А. И., Жлоба А. А., Ильясов И. К. Суррогат живой ткани для тестирования хирургических лазеров // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. – 1996.– Т. 122, № 11. – С. 597–600.Nevorotin A. I., Zhloba A. A., Ilyasov I. K. Surrogate of living tissue for testing surgical lasers // Bulletin of Experimental Biology and Medicine. 1996;122(11):597–600. (In Russ.).Красников А. Г., Плужников М. С., Неворотин А. И., Плоткина О. В. Полупроводниковый лазер «Актус-15»: выявление оптимальных параметров с использованием фантома ткани // Сборник научных трудов «Актуальные проблемы лазерной медицины», под ред. Н. Н. Петрищева. – 2006. – С. 299–306.Krasnikov A. G., Pluzhnikov M. S., Nevorotin A. I., Plotkina O. V. Semiconductor laser “Aktus-15”: identification of optimal parameters using a tissue phantom // Collection of scientific papers “Current problems of laser medicine”, eds by N. N. Petrishchev. 2006:299–306. (In Russ.).Астахов Ю. С., Акопов Е. Л., Иванов А. А. и др. Разработка и экспериментальное испытание двухволновой лазерной установки для фотокоагуляции тканей глаза // Офтальмологические ведомости. – 2013. – Т. 6, № 2. – С. 10–15. https://doi.org/10.17816/OV2013210-15.Astakhov Yu. S., Akopov E. L., Ivanov A. A., et al. Development and experimental testing of a two-wave laser system for photocoagulation of eye tissues // Oftalmologicheskie vedomosti. 2013;6(2):10–15. (In Russ.). https://doi.org/10.17816/OV2013210-15.Острейко О. В., Можаев С. В., Шевцов М. А., Поживил А. С. Экспериментальное исследование интерстициальной термодеструкции мозга лазерным излучением инфракрасного спектра, как малоинвазивного способа стереотаксического разрушения мишени // Ученые записки. – 2012. – № 4. – С. 77–80.Ostreyko O. V., Mozhaev S. V., Shevtsov M. A., Pozhivil A. S. Experimental study of interstitial thermal destruction of the brain by laser radiation of the infrared spectrum as a minimally invasive method of stereotactic destruction of the target // Scientific notes. 2012;(4):77–80. (In Russ.).Острейко О. В., Черебилло В. Ю., Холявин А. И. и др. Малоинвазивная лазерная гипертермия в комплексном лечении локального продолженного роста глиобластом (пилотное исследование) // Российский нейрохирургический журнал им. проф. А. Л. Поленова. – 2023. – Т. 15, № 3. – С. 88–96. https://doi.org/10.56618/2071–2693_2023_15_3_88.Ostreyko O. V., Cherebillo V. Yu., Kholyavin A. I. et al. Minimally invasive laser hyperthermia in the complex treatment of local continued growth of glioblastomas (pilot study) // Russian Neurosurgical Journal named after prof. A. L. Polenov. 2023;15(3):88–96. (In Russ.). https://doi.org/10.56618/2071-2693_2023_15_3_88.Рябова М. А., Улупов М. Ю., Шумилова Н. А. и др. Сравнение режущих и коагуляционных свойств волоконных лазеров с длиной волны 1,56 и 1,94 мкм с полупроводниковым лазером 0,98 мкм // Бюллетень сибирской медицины. – 2021. – Т. 20, № 4. – С. 56–62. https://doi.org/10.20538/1682-0363-2021-4-56-62.Ryabova M. A., Ulupov M. Yu., Shumilova N. A. et al. Comparison of cutting and coagulation properties of fiber lasers with a wavelength of 1.56 and 1.94 μm with a 0.98 μm semiconductor laser // Bulletin of Siberian Medicine. 2021;20(4):56–62. (In Russ.). https://doi.org/10.20538/1682-0363-2021-4-56-62.Острейко О. В., Юкина Г. Ю., Сухорукова Е. Г. и др. Теплофизическое моделирование и результаты экспериментального исследования лазерной гипертермии глиом // Российский нейрохирургический журнал им. проф. А. Л. Поленова. – 2023. – Т. 15, № 3. – С. 97–102. https://doi.org/10.56618/2071–2693_2023_15_3_97.Ostreiko O. V., Yukina G. Yu., Sukhorukova E. G. et al. Thermophysical modeling and results of an experimental study of laser hyperthermia of gliomas // Russian Neurosurgical Journal named after prof. A. L. Polenov. 2023;15(3):97–102. (In Russ.). https://doi.org/10.56618/2071–2693_2023_15_3_97.Ko S. B., Choi H. A., Parikh G. et al. Real time estimation of brain water content in comatose patients // Ann Neurol. – 2012. – Vol. 72, № 3. – P. 344–50. https://doi.org/10.1002/ana.23619.Ko S. B., Choi H. A., Parikh G. et al. Real time estimation of brain water content in comatose patients // Ann Neurol. – 2012. – Vol. 72, № 3. – P. 344–50. https://doi.org/10.1002/ana.23619.Острейко О. В., Галкин М. А., Папаян Г. В. и др. Применение биофантомов для оценки термических эффектов лазерного излучения с длинами волн 970 нм и 1560 нм при разных режимах воздействия // Biomedical Photonics. – 2022. – Т. 11, № 2. – С. 12–22. https://doi.org/10.24931/2413-9432-2022-11-2-12-22.Ostreiko O. V., Galkin M. A., Papayan G. V. et al. Application of biophantoms to assess the thermal effects of laser radiation with wavelengths of 970 nm and 1560 nm under different exposure modes // Biomedical Photonics. 2022;11(2):12–22. (In Russ.). https://doi.org/10.24931/2413-9432-2022-11-2-12-22.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.