Мультимодальная оптическая когерентная томография: возможности визуализации кровеносных и лимфатических сосудов вульвы

Цель исследования — оценить возможности прижизненного изучения особенностей кровеносных и лимфатических сосудов вульвы методом мультимодальной оптической когерентной томографии (ОКТ).

Материалы и методы. Исследование выполнено на мультимодальном оптическом когерентном томографе, разработанном в Институте прикладной физики РАН (Н. Новгород). 3D-изображения размером 3,4×3,4×1,25 мм строятся в масштабе реального времени в течение 26 с. ОКТ-ангиография и ОКТ-лимфангиография базируются на анализе спекловой структуры. Для визуализации кровеносных и лимфатических сосудов не требуется применения дополнительных контрастирующих веществ.

Проведено гистологическое исследование биоптатов вульвы из двух точек забора у 3 пациенток без патологии вульвы и у 5 пациенток — со склероатрофическим лишаем. 3D ОКТ-данные получены из 2 точек забора вульвы у каждой пациентки. ОКТ-изображения были верифицированы гистологическим исследованием.

Результаты. С помощью мультимодальной ОКТ установлено, что в норме слизистая оболочка вульвы имеет хорошее кровоснабжение и развитую сеть лимфатических сосудов. Четко прослеживается разница в диаметре сосудов по глубине. В субэпителиальной зоне визуализируются только кровеносные капиллярные петли, лимфатические капилляры становятся видимыми только начиная с глубины 170 мкм.

В случае склероатрофического лишая вульвы резко снижается плотность сети кровеносных сосудов, исчезают капиллярные петли в субэпителиальной зоне. Лимфатические сосуды начинают визуализироваться на глубине около 300 мкм и лишь единичные тонкие сосуды остаются видны на глубине от 300 до 600 мкм. Установлена прямая взаимосвязь состояния кровеносных и лимфатических сосудов с состоянием соединительной ткани вульвы. В зоне гиалиноза и склероза коллагеновых волокон резко снижено количество кровеносных и лимфатических сосудов.

Заключение. Впервые методом мультимодальной ОКТ выполнено прижизненное исследование состояния кровеносных и лимфатических сосудов слизистой оболочки вульвы в норме и при склероатрофическом лишае с сопоставлением полученных данных с гистологической характеристикой. Метод позволяет установить зону гиалиноза и склероза коллагеновых волокон по резкому снижению количества кровеносных и лимфатических сосудов.

1. Tasker G.L., Wojnarowska F. Lichen sclerosus. Clin Exp Dermatol 2003; 28(2): 128–133, https://doi.org/10.1046/j.1365-2230.2003.01211.x.
2. Oyama N., Chan I., Neill S.M., South A.P., Wojnarowska F., Kawakami Y., D’Cruz D., Mepani K., Hughes G.J., Bhogal B.S., Kaneko F., Black M.M., McGrath J.A. Development of antigen-specific ELISA for circulating autoantibodies to extracellular matrix protein 1 in lichen sclerosus. J Clin Invest 2004; 113(11): 1550–1559, https://doi.org/10.1172/jci200420373.
3. Olek-Hrab K., Jenerowicz D., Osmola-Mańkowska A., Polańska A., Teresiak-Mikołajczak E., Silny W., Adamski Z. Selected vulvar dermatoses. Ginekol Pol 2013; 84(11): 959–965, https://doi.org/10.17772/gp/1667.
4. Oyama N., Merregaert J. The extracellular matrix protein 1 (ECM1) in molecular-based skin biology. In: Farage M., Miller K., Maibach H. (editors). Textbook of aging skin. Springer, Berlin, Heidelberg; 2015; p. 1–20, https://doi.org/10.1007/978-3-642-27814-3_8-2.
5. Godoy C.A., Teodoro W.R., Velosa A.P., Garippo A.L., Eher E.M., Parra E.R., Sotto M.N., Capelozzi V.L. Unusual remodeling of the hyalinization band in vulval lichen sclerosus by type V collagen and ECM 1 protein. Clinics (Sao Paulo) 2015; 70(5): 356–362, https://doi.org/10.6061/clinics/2015(05)09.
6. Hewitt J. Histologic criteria for lichen sclerosus of the vulva. J Reprod Med 1986; 31(9): 781–787.
7. Kowalewski C., Kozłowska A., Chan I., Górska M., Woźniak K., Jabłońska S., McGrath J.A. Three-dimensional imaging reveals major changes in skin microvasculature in lipoid proteinosis and lichen sclerosus. J Dermatol Sci 2005; 38(3): 215–224, https://doi.org/10.1016/j.jdermsci.2005.01.012.
8. Li Y.Z., Wu Y., Zhang Q.H., Wang Y., Zhen J.H., Li S.L. Hypoxia-ischaemia is involved in the pathogenesis of vulvar lichen sclerosus. Clin Exp Dermatol 2009; 34(8): e531–e536, https://doi.org/10.1111/j.1365-2230.2009.03571.x.
9. van der Avoort I.A., van der Laak J.A., Otte-Höller I., van de Nieuwenhof H.P., Massuger L.F., de Hullu J.A., van Kempen L.C. The prognostic value of blood and lymph vessel parameters in lichen sclerosus for vulvar squamous cell carcinoma development: an immunohistochemical and electron microscopy study. Am J Obstet Gynecol 2010; 203(2): 167.e1–167.e8, https://doi.org/10.1016/j.ajog.2010.02.002.<
10. Alitalo K. The lymphatic vasculature in disease. Nat Med 2011; 17(11): 1371–1380, https://doi.org/10.1038/nm.2545.
11. Ruocco E., Puca R.V., Brunetti G., Schwartz R.A., Ruocco V. Lymphedematous areas: privileged sites for tumors, infections, and immune disorders. Int J Dermatol 2007; 46(6): 662, https://doi.org/10.1111/j.1365-4632.2007.03244.x.
12. Lund A.W., Medler T.R., Leachman S.A., Coussens L.M. Lymphatic vessels, inflammation, and immunity in skin cancer. Cancer Discov 2016; 6(1): 22–35, https://doi.org/10.1158/2159-8290.cd-15-0023.
13. Harni V., Babic D., Barisic D. “Three rings vulvoscopy” a new approach to the vulva. In: Watson L. (editor). Cryosurgery and colposcopy. Nova Science Publishers, Inc.; 2016; p. 146–153.
14. Gelikonov G.V., Gelikonov V.M. New approach to cross-polarized optical coherence tomography based on orthogonal arbitrarily polarized modes. In: Proc. SPIE 6429, Coherence Domain Optical Methods and Optical Coherence Tomography in Biomedicine XI, 64290L. SPIE; 2007, https://doi.org/10.1117/12.704015.
15. Husvogt L., Ploner S., Maier A. Optical coherence tomography. In: Maier A., Steidl S., Christlein V., Hornegger J. (editors). Medical imaging systems. Lecture notes in computer science. Vol. 11111. Springer, Cham; 2018; p. 251–261, https://doi.org/10.1007/978-3-319-96520-8_12.
16. Maslennikova A.V., Sirotkina M.A., Moiseev A.A., Finagina E.S., Ksenofontov S.Y., Gelikonov G.V., Matveev L.A., Kiseleva E.B., Zaitsev V.Y., Zagaynova E.V., Feldchtein F.I., Gladkova N.D., Vitkin A. In-vivo longitudinal imaging of microvascular changes in irradiated oral mucosa of radiotherapy cancer patients using optical coherence tomography. Sci Rep 2017; 7(1): 16505, https://doi.org/10.1038/s41598-017-16823-2.
17. Sirotkina M.A., Matveev L.A., Shirmanova M.V., Zaitsev V.Y., Buyanova N.L., Elagin V.V., Gelikonov G.V., Kuznetsov S.S., Kiseleva E.B., Moiseev A.A., Gamayunov S.V., Zagaynova E.V., Feldchtein F.I., Vitkin A., Gladkova N.D. Photodynamic therapy monitoring with optical coherence angiography. Sci Rep 2017; 7(1): 41506, https://doi.org/10.1038/srep41506.
18. Sirotkina M.A., Moiseev A.A., Matveev L.A., Zaitsev V.Y., Elagin V.V., Kuznetsov S.S., Gelikonov G.V., Ksenofontov S.Y., Zagaynova E.V., Feldchtein F.I., Gladkova N.D., Vitkin A. Accurate early prediction of tumour response to PDT using optical coherence angiography. Sci Rep 2019; 9(1): 6492, https://doi.org/10.1038/s41598-019-43084-y.
19. Leitgeb R., Hitzenberger C.K., Fercher A.F. Performance of fourier domain vs. time domain optical coherence tomography. Opt Express 2003; 11(8): 889–894, https://doi.org/10.1364/oe.11.000889.
20. Matveev L.A., Demidov V.V., Sovetsky A.A., Moiseev A.A., Matveyev A.L., Gelikonov G.V., Zaitsev V.Y., Vitkin A. OCT-based label-free 3D mapping of lymphatic vessels and transparent interstitial-fluid-filled dislocations. In: International conference laser optics (ICLO). IEEE; 2018; p. 512, https://doi.org/10.1109/lo.2018.8435727.
21. Shilyagin P.A., Gelikonov G.V., Gelikonov V.M., Moiseev A.A., Terpelov D.A. Achromatic registration of quadrature components of the optical spectrum in spectral domain optical coherence tomography. Quantum Electronics 2014; 44(7): 664, https://doi.org/10.1070/qe2014v044n07abeh015465.
22. Shilyagin P.A., Ksenofontov S.Y., Moiseev A.A., Terpelov D.A., Matkivsky V.A., Kasatkina I.V., Mamaev Y.A., Gelikonov G.V., Gelikonov V.M. Equidistant recording of the spectral components in ultra-wideband spectral-domain optical coherence tomography. Radiophysics and Quantum Electronics 2018; 60(10): 769–778, https://doi.org/10.1007/s11141-018-9845-z.
23. Matveev L.A., Demidov V., Sirotkina M.A., Karashtin D.A., Moiseev A.A., Popov I., Sovetsky A.A., Matveyev A.L., Demidova O., Gelikonov G.V., Flueraru C., Zagaynova E.V., Gladkova N.D., Zaitsev V.Y., Vitkin I.A. OCT lymphangiography based on speckle statistics evaluation. In: Proc. SPIE 11065, Saratov Fall Meeting 2018: Optical and Nano-Technologies for Biology and Medicine, 1106502. SPIE; 2019, https://doi.org/10.1117/12.2523291.
24. Moiseev A.A., Ksenofontov S., Sirotkina M., Kiseleva E., Gorozhantseva M., Shakhova N., Matveev L., Zaitsev V., Matveyev A., Zagaynova E., Gelikonov V., Gladkova N., Vitkin A., Gelikonov G. Optical coherence tomography-based angiography device with real-time angiography B-scans visualization and hand-held probe for everyday clinical use. J Biophotonics 2018; 11(10): e201700292, https://doi.org/10.1002/jbio.201700292.
25. Бородин Ю.И. Лимфатическая система и старение. Фундаментальные исследования 2011; 5: 11–15.
26. Matveev L.A., Zaitsev V.Y., Gelikonov G.V., Matveyev A.L., Moiseev A.A., Ksenofontov S.Y., Gelikonov V.M., Sirotkina M.A., Gladkova N.D., Demidov V., Vitkin A. Hybrid M-mode-like OCT imaging of three-dimensional microvasculature in vivo using reference-free processing of complex valued B-scans. Opt Lett 2015; 40(7): 1472–1475, https://doi.org/10.1364/ol.40.001472.

Sirotkina M.A., Potapov A.L., Vagapova N.N., Safonov I.K., Karashtin D.A., Matveev L.A., Radenska-Lopovok S.G., Timakova A.A., Kuznetsov S.S., Zagaynova E.V., Kuznetsova I.A., Gladkova N.D. Multimodal Optical Coherence Tomography: Imaging of Blood and Lymphatic Vessels of the Vulva. Sovremennye tehnologii v medicine 2019; 11(4): 26, https://doi.org/10.17691/stm2019.11.4.03