Abstract

Background. Tissue differentiation may plausibly be based on measurements of its dielectric properties. It has been noted that cancerous cells differ from healthy ones in their local dielectric properties.
Objectives. In this study, impedance analysis, involving the measurement of voltage in response to the application of an alternating current over a wide frequency range, was used to study laryngeal carcinoma.
Material and Methods. The measurements were done on 16 tissues obtained from patients treated surgically for laryngeal squamous cell carcinoma. The acquisition system consisted of an AutoLAB impedance analyzer and a set of electrodes. The real and imaginary parts of the impedance were measured over a frequency range of 100 Hz to 1 MHz in cancerous and adjacent healthy epithelium. The modulus of impedance in the frequency function was then calculated.
Results. The values of the modulus of impedance |Z| were essentially higher in healthy mucosa than in cancerous epithelium (p < 0.05). The ratio of |Z| between them varied from 2.1 to 15.0. The impedance of healthy tissue rose significantly with decreasing frequency of the applied current.
Conclusion. The results of the study indicate that the impedance spectrum is quantitatively related to the structure of the tissue. The differences in the impedance values between the investigated areas enable differentiating healthy from cancerous mucosa of the human larynx with great selectivity.

Streszczenie

Wprowadzenie. Różnicowanie ludzkich tkanek może być przeprowadzone za pomocą pomiaru ich własności dielektrycznych. Dotyczy to w szczególności nowotworów złośliwych, których wskaźniki bioelektryczne różnią się zasadniczo od stwierdzanych w tkankach niezmienionych nowotworowo.
Cel pracy. Ocena wartości impedancji raków płaskonabłonkowych krtani na podstawie pomiarów napięcia uzyskanego w odpowiedzi na przyłożony do tkanek prąd zmienny w szerokim zakresie częstotliwości.
Materiał i metody. Pomiary przeprowadzono in vitro na 16 krtaniach uzyskanych od pacjentów po zabiegu laryngektomii całkowitej wykonanym w Klinice Otolaryngologii AM we Wrocławiu z powodu potwierdzonego histopatologicznie raka płaskonabłonkowego. System pomiarowy składał się z urządzenia AutoLab oraz zestawu specjalnie opracowanych elektrod igłowych. We wszystkich przypadkach dokonano oceny składowej rzeczywistej oraz urojonej impedancji w szerokim zakresie częstotliwości (100–1000 Hz) zarówno w tkance guza, jak i przyległym niezmienionym nabłonku krtani. Na podstawie uzyskanych danych obliczono moduł impedancji w funkcji częstotliwości.
Wyniki. Wartości modułu impedancji |Z| były istotnie stystycznie większe w zdrowym nabłonku w porównaniu z rakami krtani (p < 0.05). Stosunek modułu impedancji |Z| guzów krtani do niezmienionego nabłonka wynosił 2,1–15. Wartości impedancji w tkankach zdrowych wzrastały istotnie wraz ze spadkiem częstotliwości przyłożonego prądu elektrycznego.
Wnioski. Wyniki badań potwierdzają, że wartość impedancji bioelektrycznej jest ściśle zależna od struktury badanej tkanki. Uzyskane wyniki sugerują również możliwość wykorzystania analizowanych wskaźników w różnicowaniu raka płaskonabłonkowego krtani od nowotworowo niezmienionego nabłonka dróg oddechowych.