Radiation therapy is a vital part of combined treatment for brain neoplasms. In order to enhance treatment effectiveness during irradiation, ionizing radiation is used to expose both the tumor and nearby tissues. This leads to pathological changes within the surrounding brain tissues, particularly affecting the white matter [1]. This can create challenges when attempting to differentiate between tumor and normal brain tissues during surgical resection, ultimately resulting in potential postoperative complications. Therefore, the development of novel techniques for identifying white matter alterations caused by radiation therapy during surgical procedures is required.
The study analyzed ex vivo rat brain samples, examining a control group and a group exposed to ionizing radiation at a 15 Gy dose to the right hemisphere. Subsequently, the animals were euthanized at seven different times throughout the study (2–14 weeks). An OCT study and an immunohistochemical study of the frontal sections of the brain followed. The attenuation coefficient was calculated and en-face color-coded optical maps were constructed to quantitatively process OCT data. The corpus callosum was selected as the region of interest.
As a result of the study, acute changes in the white matter were observed 2 weeks after irradiation, along with early delayed changes occurring at 6 and 12 weeks post-irradiation. These changes were characterized by reversible edema of the corpus callosum. Two weeks after irradiation, a moderate edema only occurred in the irradiated hemisphere. However, at 6 and 12 weeks, edema was also present in the contralateral hemisphere, with significant severity, indicating the spread of the process along myelinated nerve fibers. The analysis of OCT data showed changes in the attenuation coefficient values. We observed statistically significant reductions in the attenuation coefficient values at all time points with edema of the corpus callosum in different brain hemispheres compared to the control group (
During this study, the corpus callosum demonstrated structural changes from ionizing radiation exposure. These changes were identified by a reduction in its scattering properties, which can be observed using OCT.
Лучевая терапия является одним из компонентов комбинированного лечения злокачественных новообразований головного мозга. С целью повышения эффективности лечения в ходе облучения воздействию ионизирующего излучения подвергается не только опухоль, но и подлежащие ткани, что приводит к возникновению патоморфологических изменений в окружающих тканях головного мозга, в частности белом веществе [1]. Это в последующем обусловливает возникновение трудностей при разграничении опухолевых и нормальных тканей мозга в ходе резекции опухоли и может привести к возникновению послеоперационных осложнений. Таким образом, существует необходимость в разработке новых методов диагностики изменений белого вещества, возникающих при лучевой терапии, которые могут быть применены в ходе оперативного вмешательства.
Исследование проведено на
В результате исследования нами обнаружены острые (2 нед после облучения) и ранние отсроченные (6 и 12 нед после облучения) повреждения белого вещества, характеризующиеся возникновением обратимого отёка мозолистого тела. При этом на этапе 2 нед после облучения умеренно выраженный отёк возникал только в области облучённого полушария, тогда как на этапе 6 и 12 нед он обнаруживался также и в контралатеральном полушарии и характеризовался значительной выраженностью, что свидетельствует о распространении процесса по ходу миелиновых нервных волокон. При анализе ОКТ-данных выявлены соответствующие изменения в значениях коэффициента затухания. При этом на всех временных точках, характеризовавшихся отёком мозолистого тела в различных полушариях головного мозга, нами были зарегистрированы статистически значимые снижения значений коэффициента затухания по сравнению с контрольной группой (
Таким образом, в ходе настоящего исследования были зарегистрированы структурные изменения мозолистого тела, возникшие в результате воздействия ионизирующего излучения, которые характеризовались снижением его рассеивающих свойств, что может быть обнаружено с помощью ОКТ.