Об'єктом дослідження є фотодинамічний процес за умов різного стану оксигенації тканин. Метою дослідження є підвищення ефективності проведення фотодинамічної терапії пухлин за рахунок введення додаткового прогностичного навантаження (проби) для автоматизованого визначення початкових енергетичних параметрів оптичного випромінювання шляхом оцінювання відгуку мікроциркуляторного русла і розроблення оптико-електронного приладу для оксиметрично-корегованої фотодинамічної терапії пухлин. Методи дослідження: методи, що базуються на основних положеннях системного аналізу й теорії біомедичних приладів, математичного моделювання для аналізу і схемотехнічної реалізації, комп'ютерної обробки біомедичної інформації, спектрофотометричні методи; методи експериментальної онкології; методи фотодинамічної та фототермічної протипухлинної терапії з використанням лазерного обладнання; статистичні методи. Теоретичні результати: Отримав подальший розвиток метод оптичної тканинної оксиметрії з реєстрацією спектроскопії дифузного відбиття біологічним середовищем in vivo видимого та ближнього інфрачервоного діапазону, який реалізується в межах неузгодженості осей випромінюючого та приймального волокна, що дозволяє при необхідності оптимізовувати в досліджуваній патологічній зоні необхідну кількість прийомних оптичних волокон або змінювати процес фотодетектування ; вперше розроблено математичну модель поведінки системи гомеостазу підтримання оксигенації тканини при імпульсній дії стресора, і визначено граничні умови її адаптивної реакції, що стосовно фотодинамічної терапії висвітлює залежність між щільністю потужності опромінення та спроможністю підтримувати адекватну оксигенацію тканини; вперше запропоновано математичну модель з двома аперіодичними ланками в системі імітаційного комп'ютерного моделювання SIMULINK програмного середовища MATLAB, що дозволило сформулювати технічні вимоги щодо формалізації технічних рекомендацій при розробці оптико-електронного приладу для оксиметрично-корегованої фотодинамічної терапії пухлин, а також експлуатаційних характеристик окремих його компонентів. Практичні результати полягають у комплексній прикладній спрямованості отриманих результатів, що використовуються для автоматизованого визначення початкових енергетичних параметрів оптичного випромінювання шляхом оцінювання відгуку мікроциркуляторного русла з подальшою оксиметрично-корегованою фотодинамічною терапією пухлин; розробленні оптико-електронного приладу для оксиметрично-корегованої фотодинамічної терапії пухлин. Ступінь впровадження - результати дисертаційної роботи рекомендовані до впровадження в Державній установі «Інститут нейрохірургії ім. акад. А. П. Ромоданова Національної академії медичних наук України», впроваджено у практичну діяльність приватного підприємства «Фотоніка Плюс» та у навчальному процесі Вінницького національного технічного університету при викладанні відповідних дисциплін. Сфера (галузь) використання - медицина.^UThe object of study is the photodynamic process under conditions of different states of tissue oxygenation. The aim of the study is to increase the efficiency of photodynamic therapy of tumors by introducing additional prognostic load (sample) for automated determination of initial energy parameters of optical radiation by assessing the response of the microcirculatory tract and development of optoelectronic device for oxymetrically corrected photodynamic therapy of tumors. Research methods: methods based on the basic provisions of systems analysis and theory of biomedical devices, mathematical modeling for analysis and circuit implementation, computer processing of biomedical information, spectrophotometric methods; methods of experimental oncology; methods of photodynamic and photothermal antitumor therapy using laser equipment; statistical methods. Theoretical results: The method of optical tissue oximetry with registration of diffuse reflection spectroscopy by biological medium in vivo visible and near infrared, which is realized within the mismatch of the axes of the radiating and receiving fibers, which allows to optimize the required amount of or change the photodetection process; for the first time a mathematical model of behavior of homeostasis system to maintain tissue oxygenation under pulsed stress was developed, and the boundary conditions of its adaptive response were determined, which in relation to photodynamic therapy highlights the relationship between irradiation power density and ability to maintain adequate tissue oxygenation; for the first time a mathematical model with two aperiodic links in the system of simulation computer simulation SIMULINK software environment MATLAB was proposed, which allowed to formulate technical requirements for formalization of technical recommendations in the development of optoelectronic device for oximetric-corrected photodynamic therapy of tumors and its components. The practical results consist in the complex applied orientation of the obtained results, which are used for automated determination of the initial energy parameters of optical radiation by estimating the response of the microcirculatory tract with subsequent oximetrically corrected photodynamic therapy of tumors; development of an optoelectronic device for oximetrically corrected photodynamic therapy of tumors. Degree of implementation - the results of the dissertation are recommended for implementation in the State Institution "Institute of Neurosurgery named after acad. A.P. Romodanov of the National Academy of Medical Sciences of Ukraine ", introduced into the practice of private enterprise" Photonics Plus "and in the educational process of Vinnytsia National Technical University in teaching the relevant disciplines. Sphere (branch) of use - medicine.

У дисертації представлено результати радіохірургічного лікуваннягліобластом, в ході якої було вирішено ряд наукових задач, що дало можливістьпідвищити ефективність лікування з урахуванням молекулярних особливостейсамої злоякісної пухлини головного мозку – гліобластоми, шляхом використаннярадіосенсибілізації при стереотаксичній радіохірургії, використанняпередопераційної радіохірургії, розроблення критеріїв прогнозу її ефективності танаукового обґрунтування алгоритму діагностичного супроводу пацієнтів.З метою вирішення завдань наукової роботи у період з 2014 по 2021 рр. увідділенні радіонейрохірургії ДУ «Інститут нейрохірургії ім. акад. А.П.Ромоданова НАМН України» обстежено і проліковано методом стереотаксичноїрадіохірургії 166 пацієнтів з гліобластомою (WHO Grade IV).Пацієнти були поділені на три когорти.I. 106 пацієнтів, яким проводили радіохірургію з радіосенсибілізацієюнітроімідазолами (метронідазол і німоразол) – 66 хворих – основна група, та 40 –контрольна, у яких СРХ проведена без радіосенсибілізації.II. 38 пацієнтів з рецидивною мультифокальною гліобластомою, якимбуло проведено радіохірургію з радіосенсибілізацією киснем.III. 22 пацієнта, була проведена передопераційна радіохірургія.Всі пацієнти проходили лікування на лінійному прискорювачі “Linac” фірмиBrainLab за допомогою методу радіохірургічного опромінення.3Проводячи радіохірургічне лікування первинних гліобластом, мивраховували дані молекулярно-генетичної структури пухлини.Стереотаксичну радіохірургію проводили за одну чи декілька фракцій (3 - 5фракцій) 166 хворим (середній вік хворих 55 років, інтервал 28-82), 96 чоловіків(57,83%) та 70 жінок (42,16%).При однофракційній СРХ середня доза становила 18,4 Гр. При СРХ за 5фракцій, середня доза за фракцію становила 6,55 Гр, сумарна доза була 32,7 Гр(інтервал 25 - 40 Гр). Середній об’єм опромінених пухлин становив 29,21 см3, 66пацієнтів були з первинними гліобластомами, 40 хворих - з рецидивними. 38пацієнтів були з мультифокальною рецидивною гліобластомою, у якихрадіосенсибілізацію проводили киснем.Перед сеансом радіохірургії хворим обов'язково проводили дослідженняоксигенації SpO2 крові (кількість літрів за хвилину О2), при необхідностіпіднімаючи вміст О2 до 100%. За 2 години до СРХ хворі приймали перорально 2 гметронідазолу (МТН, М+), або 2 г німоразолу (НМР, Н+), або проводили інфузіюкисню («киснева проба» (СРХ+О2). Під час сеансу радіохірургії інфузія киснюздійснювалася під контролем датчика тиску, пульсу та рівня кисню у кровіпацієнта.МРТ проводилася за стандартними протоколами, а також включаладифузійно-зважені зображення (DWI) та дифузійно-тензорні зображення (DTI), зотриманням коефіцієнта дифузії ADC, та програму BOLD проводили до перфузіїкисню, через 20 хвилин після перфузії кисню і потім ще раз після сеансурадіохірургії (через 40 хвилин). Тривалість сеансу перфузії кисню становила 20хвилин з наступним проведенням сеансу радіохірургії.Ми визначили, що гіпоксична зона зовнішнього кола гліобластомивиявляється тільки в програмі BOLD і тільки після "кисневої проби" до та післявведення 95% кисню за допомогою оксигенатора. Найбільш чутливимпрогностичним тестом для ефективності СРХ є МРТ DWI з визначеннямкоефіцієнта дифузії в ділянці проміжної гіпоксії (чутливість – 94,0%,специфічність – 83,1%), при цьому вищі показники специфічності (86,0%)4демонструє програма BOLD, найменш чутливі (82,0%) та специфічні (68,2%)показники ранньої об'ємної регресії пухлини.На підставі отриманих даних з достовірною значущістю 0.0000підтверджено, що збільшення показника ADC та зниження показників BOLD єпредиктором ранньої відповіді на радіохірургічне лікування гліобластоми.Ми визначили, що проміжна гіпоксія за даними АDC після СРХпідвищується до значень: від 1,18±0,08-1,26±0,06, до 1,22±0,02-1,28±0,08, щоможе бути предиктором відповіді на радіохірургічне лікування, тобтопрогностичним фактором.^UThe dissertation presents the results of radiosurgical treatment of glioblastoma,during which a number of scientific problems were solved, which made it possible toincrease the effectiveness of treatment taking into account the molecular features of themost malignant brain tumor - glioblastoma, through the use of radiosensitization duringstereotaxic radiosurgery, the use of preoperative radiosurgery, the development ofcriteria for its prognosis efficiency and scientific justification of the algorithm ofdiagnostic support of patients.In order to solve the problems of scientific work in the period from 2014 to 2021in the department of radioneurosurgery of the State University "Institute ofNeurosurgery named after Acad. A.P. Romodanova of the National Academy ofMedical Sciences of Ukraine" 166 patients with glioblastoma (WHO Grade IV) wereexamined and treated by the method of stereotaxic radiosurgery (WHO Grade IV).Patients were divided into three cohorts.I. 106 patients who underwent radiosurgery with radiosensitization withnitroimidazoles (metronidazole and nimorazole) - 66 patients - the main group, and 40 -the control group, in which SRH was performed without radiosensitization.II. 38 patients with recurrent multifocal glioblastoma who underwentradiosurgery with oxygen radiosensitization.III. 22 people underwent preoperative radiosurgery.All patients underwent treatment on the linear accelerator "Linac" of theBrainLab company using the method of radiosurgical irradiation.When conducting radiosurgical treatment of primary glioblastomas, we took intoaccount the data of the molecular genetic structure of the tumor.9Stereotaxic radiosurgery was performed for one or more fractions (3-5 fractions)in 166 patients (average age of patients 55 years, interval 28-82), 96 men (57.83%), and70 women (42.16%).With single-fraction SRH, the average dose was 18.4 Gy. With SRH in 5fractions, the average dose per fraction was 6.55 Gy, the total dose was 32.7 Gy(interval 25-40 Gy). The average volume of irradiated tumors was 29.21 cm3, 66patients had primary glioblastomas, 40 patients had recurrent ones. 38 patients hadmultifocal recurrent glioblastoma in whom radiosensitization was performed withoxygen.Before the radiosurgery session, patients must have their SpO2 blood oxygenation(number of liters per minute of O2) tested, if necessary raising the O2 content to 100%.2 hours before CPR, patients took orally 2 g of metronidazole (MTN, M+), or 2 g ofnimorazole (HMP, H+), or oxygen infusion was performed ("oxygen test" (CPR+O2).During the radiosurgery session, oxygen infusion was carried out under the control of apressure, pulse and oxygen level sensor in the patient's blood.MRI with standard protocols, as well as diffusion-weighted imaging (DWI), anddiffusion tensor imaging (DTI), with ADC diffusion coefficient acquisition and BOLDprogram, were performed before oxygen perfusion, 20 minutes after oxygen perfusion,and then again after the radiosurgery session (in 40 minutes). The duration of theoxygen perfusion session was 20 minutes, followed by a radiosurgery session.We determined that the hypoxic zone of the outer circle of glioblastoma isdetected only in the BOLD program and only after the "oxygen test" before and afterthe introduction of 95% oxygen using an oxygenator. The most sensitive prognostic testfor the effectiveness of CPR is MRI DWI with the definition of the diffusion coefficientin the area of intermediate hypoxia (sensitivity - 94.0%, specificity - 83.1%), while thehighest specificity indicators (86.0) are demonstrated by the BOLD program, the leastsensitive (82.0%) and specific (68.2%) indicators of early volumetric tumor regression.On the basis of the obtained data, with a reliable significance of 0.0000, it wasconfirmed that an increase in the ADC index and a decrease in the BOLD index arepredictors of early response to radiosurgical treatment of glioblastoma.