close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

uploaded 082F6B8049

код для вставкиСкачать
На правах рукописи
Харькова Ольга Михайловна
Возможности узкоспектральной эндоскопии
у хирургических больных с полипами толстой кишки
14.01.17 – хирургия
(медицинские науки)
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата медицинских наук
Москва 2017
2
Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном
образовательном
учреждении
высшего
образования
«Московский
государственный медико-стоматологический университет им. А.И.
Евдокимова» Министерства здравоохранения Российской Федерации
(ФГБОУ ВО МГМСУ им. А.И. Евдокимова Минздрава России)
Научные руководители:
Член-корреспондент РАН, заслуженный деятель науки РФ,
доктор медицинских наук, профессор
Ярема Иван Васильевич
Доктор физико-математических наук,
доцент
Герасимов Андрей Николаевич
Официальные оппоненты:
Дуванский Владимир Анатольевич - доктор медицинских наук, профессор
(Федеральное государственное автономное образовательное учреждение
высшего образования «Российский университет дружбы народов», факультет
повышения квалификации медицинских работников, кафедра эндоскопии,
эндоскопической и лазерной хирургии, заведующий кафедрой)
Кузьминов Александр Михайлович - доктор медицинских наук, профессор
(Федеральное государственное бюджетное учреждение «Государственный
научный центр колопроктологии имени А.Н. Рыжих» Министерства
здравоохранения Российской Федерации, отделение колопроктологии с
группой изучения семейного аденоматоза, руководитель отделения)
Ведущая организация: Федеральное государственное бюджетное
образовательное
учреждение
высшего
образования
«Российский
национальный исследовательский медицинский университет имени Н.И.
Пирогова» Министерства здравоохранения Российской Федерации.
Защита состоится «_____» _____________ 20___г. в _____часов на заседании
диссертационного совета Д 208.041.08 при ФГБОУ ВО МГМСУ им. А.И.
Евдокимова Минздрава России, по адресу: 127473, г. Москва, ул.
Делегатская, 20/1.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке и на сайте ФГБОУ ВО
МГМСУ им. А.И. Евдокимова Минздрава России (http://dissov.msmsu.ru/)
Автореферат разослан «_____» _____________ 20___г.
Ученый секретарь
диссертационного совета,
профессор
Богданов Дмитрий Юрьевич
3
Общая характеристика работы
Актуальность работы
По данным литературы в аденомах толстой кишки часто развивается
тяжелая дисплазия и в дальнейшем карцинома (Аничков Н.М. 2005, Oono Y.
2009). С появлением методик эндоскопической резекции и диссекции в
подслизистом слое, встает вопрос о снижении риска возникновения
подслизистого фиброза. Одной из причин возникновения подслизистого
фиброза может быть биопсия. Наличие фиброза повышает риска развития
кровотечения, перфорации и удлинения времени вмешательства (Jeong J.Y.
2012, Nakamura M. 2012). Вышесказанное заставляют задуматься об
объективной возможности определения структуры эпителиальных неоплазий
без
предварительного
морфологического
исследования
и
ускорении
эндоскопического лечения.
Цель исследования: улучшить лечебно-диагностическую тактику у
больных с эпителиальными неоплазиями толстой кишки путем внедрения
осмотра
и
оценки
возможной
структуры
полипов
с
помощью
узкоспектральной (NBI) эндоскопии и программы автоматизированного
анализа изображений.
Задачи исследования:
1. Оценить диагностические возможности колоноскопии в различных
условиях подготовки толстой кишки к исследованию.
2. Изучить особенности неоплазий толстой кишки при осмотре в
узкоспектральном режиме.
3.
Разработать
прогностическую
модель
идентификации
структуры
неоплазий толстой кишки.
4. Оценить возможность идентификации структуры неоплазий на основании
визуальных признаков.
5.
Изучить
и
оценить
автоматизированного
возможность
анализа
и
изображений
клиническую
значимость
эпителиальных
неоплазий
толстой кишки.
Научная новизна исследования:
Впервые для возможности идентификации структуры неоплазий толстой
кишки
на
основании
данных
узкоспектрального
осмотра
применен
регрессионный анализ. Разработана прогностическая модель идентификации
4
структуры неоплазий толстой кишки, на основании визуальных признаков
выявленных
при
автоматизированным
узкоспектральном
анализом
осмотре,
изображений
подтвержденная
полипов.
На
основании
прогностических моделей выделено 3 интервала значений (низкий, средний,
высокий),
характеризующих
риск
наличия
и
возможную
структуру
выявленной неоплазии толстой кишки. Уточнены характерные визуальные
признаки рисунка кишечных ямок и капиллярного рисунка неоплазий
толстой кишки при осмотре в узкоспектральном режиме. Для улучшения
подготовки во время колоноскопии использована водоструйная помпа.
Оценены диагностические возможности колоноскопии в различных условиях
подготовки.
Практическая значимость работы заключается
во внедрении в
клиническую практику рутинного осмотра неоплазий толстой кишки в
узкоспектральном режиме, без применения красителей, что снижает
дополнительные экономические затраты при проведении колоноскопии.
Осмотр в узкоспектральном режиме позволил визуально идентифицировать
структуру неоплазий толстой кишки, что сокращает время до выполнения
лечебной
манипуляции.
Доказана
эффективность
и
неоспоримость
применения узкоспектрального осмотра при выявлении эпителиальных
неоплазий толстой кишки. В практическую деятельность внедрено рутинное
применение водоструйной помпы для отмывания плохо подготовленных
участков толстой кишки к осмотру, что сокращает количество повторных
исследований.
Основные положения, выносимые на защиту:
1. Разработанная модель идентификации структуры неоплазий толстой
кишки
является
точным
способом,
позволяющим
дать
визуальное
заключение о структуре, при осмотре в режиме NBI, без предварительного
гистологического исследования.
2. При осмотре неоплазий в режиме NBI, определяются четкие признаки,
позволяющие разделить эпителиальные неоплазии на 3 группы согласно
визуальным данным: гиперпластический полип /гиперплазия; аденоматозный
полип; аденокарцинома.
3. Автоматизированный анализ изображений неоплазий толстой кишки с
помощью
программы
«Градиент»
показал,
что
изображения
5
гиперпластических
полипов,
статистически достоверно
аденоматозных
различаются по
полипов,
аденокарцином
распределению цветов и
градиентам цветов.
Внедрение результатов исследования
Результаты исследования и разработки внедрены в практическую
деятельность отделения эндоскопии ГБУЗ «ГКБ №5 ДЗМ» (с 29.09.2016 г.
ГБУЗ «ГКБ им. братьев Бахрушиных ДЗМ») и в педагогическую
деятельность кафедры госпитальной хирургии лечебного факультета ФГБОУ
ВО МГМСУ им. А.И. Евдокимова Минздрава России.
Апробация работы
Основные положения работы доложены на: Всероссийской научнопрактической конференции «Актуальные вопросы эндоскопии», 24 - 25
марта 2016 г.; заседании кафедр госпитальной хирургии лечебного
факультета ФГБОУ ВО МГМСУ имени А.И. Евдокимова и кафедры
медицинской информатики и статистики ФГБОУ ВО Минздрава России
Первого МГМУ имени И.М. Сеченова, 31 августа 2016 г.
Публикации по материалам диссертации
По теме диссертации в научных изданиях опубликовано 8 работ, из них, 5 в журналах, входящих в Перечень ведущих рецензируемых научных
журналов и изданий, в которых должны быть опубликованы основные
научные результаты диссертаций на соискание ученой степени доктора и
кандидата наук.
Степень личного участия в работе
Мною
лично
сформулирована
рабочая
гипотеза,
обоснована
необходимость рутинного применения узкоспектрального осмотра для
визуальной оценки структуры неоплазий. Мною лично проведен анализ
выявленных неоплазий у 108 пациентов, организован сбор научного
материала, осуществлен статистический анализ результатов исследования,
апробировано использование программы автоматизированного анализа
изображений - «Градиент», для объективной оценки возможной структуры
выявленных неоплазий, написаны статьи, диссертация и автореферат. За
время набора материала лично проведено 950 колоноскопий, отобрано 108
пациентов, у которых выявлено 166 неоплазий толстой кишки, выполнен
6
осмотр в стандартном и узкоспектральном режиме, дано заключение о
структуре полипа, взята биопсия для морфологического контроля.
Объем и структура диссертации.
Диссертация изложена на 161 страницах машинописного текста и состоит
из
введения,
практических
обзора
литературы,
рекомендаций,
4-х
глав,
заключения,
библиографического
указателя,
выводов,
который
включает 63 отечественных и 98 иностранных источника. Материалы
иллюстрированы 47 таблицами и 120 рисунками.
Материалы и методы исследования.
С 2013 по 2015 год обследовано 108 пациентов. Возраст больных от 20 до
92 лет. Средний возраст составил 67,4 ± 12,3 лет. Мужчин было 32 (29,6 %) и
76 (70,4%) женщин. Для проведения эндоскопических исследований
применялись видеоколоноскопы CF-H180AL и CF-Q180L с функцией
узкоспектрального осмотра (NBI) и изображением в стандарте HDTV. При
проведении колоноскопия использовали водоструйную помпу Olympus AFU
100. В режиме NBI — оценивался рисунок капилляр и кишечных ямок с
визуальным заключением о структуре образования. Результаты визуального
заключения сравнивали с гистологическим заключением. Клиническую
ценность полученных прогностических методик определяли при помощи
ретроспективного применения решающих правил, а также на основе анализа
ROC-кривых. Для объективной оценки эндоскопических фотографий
использовали программу «Градиент».
Результаты исследования.
У 108 обследованных больных выявлено 166 новообразований, из них в 3
(2,8%) наблюдениях выявлены подслизистые новообразования, в 12 (11,1%)
случаях злокачественные опухоли, формирующиеся гиперпластические
полипы выявлены в 7 (6,4%) случаях, гиперпластические полипы - в 14
(12,9%) случаях, формирующиеся тубулярные аденомы - в 15 (13,8%)
случаях, а тубулярные аденомы - в 62 (57,4%). Также выявлены в 2 (1,8%)
случаях тубулярные аденомы с фокусами аденокарциномы, формирующиеся
тубулярно-ворсинчатые аденомы в 3 (2,7%), а тубулярно-ворсинчатые
аденомы – в 16 (14,8%) случаях, в 32 случаях (29,6%) выявлена гиперплазия
желез с воспалительными изменениями в виде очагов гиперплазии.
Дисплазия 1 степени была выявлена в 16 наблюдениях (14,8%), дисплазия 2
7
степени – в 36 случаях (33,3%), дисплазия 3 степени – в 3 случаях (2,8%),
дисплазии не было в 53 случаях (49,1%). Количество неоплазий у пациента
варьировало от 1 до 4 и более.Использование водоструйной помпы
позволило
избежать
ряда
повторных
исследований.
Большая
часть
новообразований (59%) локализовались в левых отделах ободочной кишки,
что не противоречит литературным данным. Распределение выявленных
неоплазий по локализации представлено ниже (рисунок 1).
Рисунок 1. Распределение новообразований по локализации.
По анатомической форме в собственном исследовании чаще встречались
полипы на широком основании, что соответствовало 0-1s типу Парижской
классификации эпителиальных неоплазий (таблица 1).
Таблица 1. Распределение эпителиальных неоплазий соответственно
Парижской классификации.
Тип
тип 0-1 – полиповидный (на широком основании/на ножке/
смешанный)
тип 0-2 - плоский/приподнятый/углубленный
полипы 0-1 и 0-2 типа (у одного пациента в разных отделах
т.к.)
«запущенная опухоль»
Полипы 0-1типа и «запущенная опухоль» (в разных отделах
т.к.)
Всего
Частота
наблюдений
Проценты
(%)
63/31/ 0 (94)
87,0
3/2/0
4,6
4
3,7
3
2,8
2
1,9
108
100,0
Осмотр в узкоспектральном режиме
В настоящее время в российской научной литературе нет четкого
визуального
описания
капиллярного
и
ямочного
рисунка
эпителиальныхновообразований толстой кишки при осмотре в режиме NBI, а
8
также нет однозначных данных о возможной сопоставимости визуального
эндоскопического и морфологического заключений.
Все новообразования были осмотрены в узком спектре. Выявлено 3
подслизистых, которые были исключены из исследования, так как ямочный и
капиллярный рисунок их слизистой был не изменен. При осмотре в режиме
NBI слизистая толстой кишки виртуально окрашивается в «зеленоватый
цвет», крупные сосуды окрашиваются в «оттенки зеленого цвета», а мелкие,
вновь образованные капилляры - в «оттенки коричневого». Пример
изображения в белом освещении и в режиме NBI представлен ниже (рисунок
2).
а
б
Рисунок 2. Осмотр толстой кишки в стандартном свете (а) и с применением
режима NBI (б) .
При осмотре в режиме NBI оценивается рисунок ямок и капиллярный
рисунок, которые едва заметны при осмотре в стандартном свете, что
представлено на рисунке ниже (рисунок 3).
а
б
Рисунок 3. Осмотр в стандартном освещении (а) – полип на широком
основании - тип 0-1s, розового цвета, с гладкой поверхностью, размером до
0,5 см, осмотр в режиме NBI (б) – при оценке ямочного и капиллярного
рисунков– визуализированы удлиненные, извитые кишечные ямки,
коричневые капилляры.
Рельеф слизистой и рисунок кишечных ямок
Проанализировав изображения неоплазий толстой кишки, на основании
имеющихся классификаций с учетом полученных данных исследования
9
рисунок кишечных ямок разделили на 4 группы: округлые, нерасширенные
ямки;
расширенные,
равномерные,
округлые
расширенные
или
ямки;
звездчатые
ямки;
деформированные,
вытянутые,
обрывистые,
нерегулярные ямки. Ниже представлены примеры ямочного рисунка
(рисунок 4).
Ямки - расширенные, округлые.
а
Ямки – вытянутые, расширенные,
равномерные
б
Рисунок 4. Пример ямочного рисунка – округлые, расширенные ямки (а).
Визуализируются как множественные белесые, округлые очаги. Пример
ямочного рисунка – белесые удлиненные, расширенные ямки (б).
Пример ямочного нерегулярного ямочного рисунка представлен ниже
(рисунок 5).
Ямочный рисунок нерегулярный, отсутствует.
Рисунок 5. Пример ямочного рисунка – ямочный рисунок нерегулярный,
деформирован, в дистальном крае - отсутствует.
При анализе морфологического признака дисплазия макроскопически
наблюдается
изменение
ямочного
рисунка
–
удлинение,
извитость,
расширение, деформация, при отсутствии дисплазии, рисунок кишечных
ямок имеет округлый расширенный или округлый узкий (а не расширенный)
вид (рисунок 6)
10
Рисунок 6. Рисунок кишечных ямок в зависимости от наличия дисплазии.
Для гиперпластических полипов характерны большие звездчатые ямки, а
так же округлые, узкие кишечныеямки. Для тубулярных аденом, были
характерны вытянутые, извитые, расширенные ямки.
Капиллярный рисунок
При сопоставлении с гистологическим заключением капиллярный рисунок
объединен в 3 типа: отсутствие капиллярного рисунка/единичные точечные
или удлиненные тонкие капилляры – гиперплазии/гиперпластические
полипы; удлиненные тонкие или расширенные, разветвленные, равномерно
расположенные, хорошо заметные капилляры - аденомы; расширенные,
неравномерно извитые, деформированные, обрывистые, хорошо видимые
капилляры – злокачественные изменения (рисунок 7).
а
б
в
Рисунок 7. Капиллярный рисунок: а. - единичные, тонкие, удлиненные
коричневые капилляры (указаны стрелками), б – капилляры окружают
кишечные ямки, удлинены, тонкие (указаны стрелками), в. капиллярный
рисунок неупорядоченный, обрывистый на фоне деформированного
ямочного рисунка (указано стрелками).
При анализе капиллярного рисунка и дисплазии была выявлена
закономерность: если при осмотре не выявляли капиллярного рисунка или
были единичные тонкие, едва заметные коричневые капилляры, то дисплазии
у такихнеоплазий при гистологическом исследовании не было. Если же
капилляры были хорошо видны, расширены, удлинены равномерно или
неравномерно извиты или обрывались, то у таких неоплазий была выявлена
11
дисплазия от 1 до 3 степени, а также фокусы аденокарциномы. При
сопоставлении данных визуального и морфологического заключений был
выявлен ряд ошибочных и сомнительных заключений. При анализе причин
ошибок выявлено, что чаще ошибочные и сомнительные заключения были
сделаны при использовании аппарата, не имеющего функции усиления
четкости изображения, как представлено ниже (рисунок 8).
Частота сомнительных заключений в
зависимости от аппарата
100%
90%
80%
70%
60%
50%
40%
30%
20%
10%
0%
CF H180AL
CF Q180AL
Рисунок 8. Частота сомнительных заключений в зависимости от аппарата.
Определение чувствительности и специфичности
Для
удобства
подсчетов
сгруппированы
в
3
аденоматозные
полипы
все
группы:
и
предварительные
гиперпластические
рак.
В
таблице
заключения
были
полипы/гиперплазии,
представлена
связь
гистологического и визуального заключений (таблица 2).
Таблица 2. Таблица связи гистологического и предварительного заключений.
Вероятность
Чувстви- Специи- болезни
тельность фичность при «+»
диагнозе
ГП
100%
90%
61%
Формирующийся ГП
86%
83%
26%
Тубулярная аденома
84%
57%
72%
Формирующаяся ТА
87%
37%
18%
ТВА
81%
36%
18%
ВИ
62%
32%
25%
Гиперплазия желез
33%
32%
1%
Фокус аденокарциномы 100%
90%
15%
Аденокарцинома
83%
97%
77%
Тубулярная аденома*
95%
76%
84%
ТВА*
87,5%
100%
100%
Вероятность
болезни
при «-»
диагнозе
0%
1%
28%
6%
8%
31%
6%
0%
2%
8%
2,12%
ОР
P
-*
22,17
2,6
3,25
2,16
0,81
0,25
-*
36,53
10,67
47
<0,001
<0,001
<0,001
0,201
0,40
0,25
0,15
<0,001
<0,001
<0,001
0,4
«-*» - невозможно рассчитать относительный риск в виду отсутствия
ложноположительного результата.
12
Прогностическая модель идентификации структуры аденомы толстой
кишки
При анализе формы ямок, капиллярного рисунка и предварительного
заключения в подгруппе аденом, капиллярный рисунок был объединен в
группу - «аденоматозный капиллярный рисунок», а рисунок ямок в группу
«вытянутый». «Аденоматозный капиллярный рисунок» - капилляры хорошо
видны,
коричневого
цвета,
тонкие
или
расширенные,
удлиненные,
равномерно извитые. «Вытянутый ямочный рисунок» - ямки вытянутые
и/или равномерно извитые, равномерно расположенные (рисунок 9)
а
б
в
г
Рисунок 9. Фотография полипа толстой кишки (слева – в белом свете, справа
– в режиме NBI). Аппарат «Olympus» CF Q-180AL – без функции высокого
разрешения (а, б), с функцией повышения четкости изображения CFH180AL
(в, г).
Из рисунка видно, что осмотр в белом свете малоинформативен для
оценки ямочного и капиллярного рисунка, при осмотре в режиме NBI
ямочный рисунок новообразований имеет вытянутую, равномерно извитую
форму, капилляры хорошо видны, они - удлиненные, тонкие, коричневые.
При анализе связи формы ямок и капиллярного рисунка образования с
предварительным заключением «тубулярная аденома» были выявлены
статистические значимые различия. Доля тубулярных аденом с различной
формой ямочного рисунка представлена ниже (таблица 3).
Таблица 3. Доля тубулярных аденом с различной формой ямочного рисунка.
Форма ямок
правильные
вытянутые
звездчатые
Неравномерные/неструктурные
Всего
Тубулярная аденома
да
нет
0
5
59
26
1
10
2
5
62
46
Всего
5
85
11
7
108
Доля тубулярных
аденом (%)
0
69%
9%
29%
57%
При осмотре аденом в режиме NBI чаще встречались коричневые, хорошо
заметные, тонкие или расширенные, удлиненные, равномерно извитые
13
капилляры. При анализе капиллярного рисунка аденом не выявлено
статистически достоверных связей. Вероятно, это связано с наличием
различных гистологических форм аденом, поэтому при прогнозировании
тубулярной аденомы также учитывали цвет образования, данные анализов и
сопутствующую патологию.
В результате была получена таблица регрессионного анализа прогноза
наличия тубулярной аденомы толстой кишки (таблица 4).
Таблица 4. Регрессионный анализ прогноза наличия тубулярной аденомы.
B
m
β
(Константа)
2,10841 0,29877
по форме ямок прогнозируется ТА
-0,5117
0,21343 -0,2444
по данным визуального заключения прогнозируется ТА
-0,746
0,23843 -0,3238
по капиллярному рисунку прогнозируется ТА
-0,3086
0,25273 -0,1115
Розовый цвет
0,01156 0,0905
Анемия
-0,0315
Эритроциты
0,14314 0,09376 0,14553
NICE классификация
-0,0528
Хронический панкреатит
0,18536 0,08114 0,18536
0,01068
0,03539 -0,0856
0,02202 -0,2058
В соответствии с полученной таблицей величина прогноза наличия
тубулярной аденомы толстой кишки определяется по формуле:
Индекс тяжести = 2,10841 - 0,5117 × «по форме ямок прогнозируется ТА» 0,746 × «по данным визуального обследования прогнозируется ТА» - 0,3086
× «по капиллярному рисунку прогнозируется ТА» + 0,01156 × «розовый
цвет» - 0,0315 × «анемия» + 0,14314 × «эритроциты» - 0,0528 × «NICE
классификация» + 0,18536 × «хронический панкреатит».
Ниже представлен алгоритм применения формулы:
«по форме ямок ТА» = 1- ямки вытянутые; = 2 - ямки другой формы, «по
данным визуального заключения ТА» = 1, если по предварительному
заключению
тубулярная
заключению
не
аденома;
тубулярная
=
аденома,
2,
если
«по
по
предварительному
капиллярному
рисунку
прогнозируется ТА» = 1, если капилляры коричневые, хорошо заметные,
тонкие
или расширенные, удлиненные, равномерно извитые; = 2, если
капиллярный рисунок другой, «розовый цвет» = 1, если розового цвета, = 2,
если выявленное образование не розового цвета; «анемия» = 1 - анемия
легкой степени, «анемия» = 2, если анемия средней степени, «анемия» = 3,
14
если анемия тяжелой степени, «анемия» = 4, если анемии нет; «эритроциты»
= 1, если нормальные показатели (4,0-5,7), «эритроциты» = 2, если ниже
нормальных показателей (ниже 4,0), «эритроциты» = 3, если выше
нормальных показателей (выше 5,7), «NICE классификация» = 1, если тип 2,
«NICE классификация» = 2, если другой тип, «Хронический панкреатит» = 1,
если есть, «Хронический панкреатит» = 2, если нет.
Например: если имеется больной с легкой степенью анемии, сниженным
показателем
эритроцитов,
наличием
хронического
панкреатита,
с
новообразованием розового цвета, с вытянутым ямочным рисунком и
хорошо
заметными
удлиненными,
коричневыми,
равномерно
тонкими
извитыми
или
капиллярами
расширенными,
и
2
типом
новообразования по NICE классификации, то для него имеем:
Прогноз = 2,10841 - 0,5117 х 1 - 0,746 х 1 - 0,3086 х 1 + 0,01156 х 1 - 0,0315 х
1 + 0,14314 х 2 - 0,0528 х 1 + 0,18536 х 2 = 1,126.
Ретроспективный
анализ
полученного
способа
определения
вероятности наличия тубулярной аденомы толстой кишки показал его
точность и клиническую значимость (рисунок 10).
Рисунок 10. ROC – кривая анализа точности прогноза наличия тубулярной
аденомы толстой кишки по данным колоноскопии, анамнеза и лабораторных
показателей.
Площадь под ROC - кривой в данном случае составила 87%. Вероятно, это
связано с наличием как минимум 3 гистологических типов аденом. Для
перевода полученной величины прогноза в вероятность наличия тубулярной
аденомы толстой кишки было выделено три интервала значений: высокий,
средний и низкий (таблица 5).
15
Таблица 5. Таблица перевода величины прогноза в вероятность наличия
тубулярной аденомы толстой кишки.
до 1,05
1,05-1,5
более 1,5
Всего
Тубулярная аденома
да
нет
5
0
53
15
4
31
62
46
Всего
5
68
35
108
Доля больных с наличием ТА
100,00%
77,94%
11,43%
57,41%
В соответствии с таблицей рассмотренный в качестве примера больной
попадает в «группу 1,05-1,5», то есть группу среднего риска с вероятностью
наличия тубулярной аденомы толстой кишки 77,94%.
При анализе ошибочных заключений пришли к выводу, что (вероятнее
всего) причиной их стало разнообразие гистологических типов аденом и их
визуальная
схожесть.
Поэтому
все
гистологические
формы
аденом
объединили в группу – «аденоматозные полипы».
Прогностическая
модель
идентификации
структуры
«аденоматозного» полипа
Распределение «аденоматозных» полипов в зависимости от рисунка ямок
представлено ниже (таблица 6).
Таблица 6. Доля «аденоматозных полипов» в зависимости от рисунка ямок.
Форма ямок
правильные
вытянутые
звездчатые
неравномерны, неструктурные
Всего
аденомы
нет
3
6
9
4
22
есть
2
79
2
3
86
Всего
Доля аденом (%)
5
85
11
7
108
40%
93%
18%
43%
80%
Для «аденоматозных полипов» характерен аденоматозный капиллярный
рисунок - капилляры хорошо видны, коричневого цвета, тонкие и/или
расширенные, удлиненные, равномерно извитые (таблица 7).
Таблица 7. Доля «аденоматозных полипов» в зависимости от капиллярного
рисунка.
Капиллярный рисунок
единичные, тонкие, точечные и удлиненные,
отсутствуют
капилляры хорошо видны, коричневого цвета, тонкие
и/или расширенные, удлиненные, равномерно извитые
расширенные, неравномерно извитые, обрываются
Всего
аденомы
нет есть
12
9
Всего
21
6
70
76
4
22
7
86
11
108
Доля
аденом (%)
43%
92%
64%
80%
16
Распределение новообразований в зависимости от предварительного
заключения представлено ниже (таблица 8).
Таблица 8. Доля новообразований в зависимости от предварительного
заключения.
Предварительное заключение
ГП
аденоматозный полип
Злокачественные изменения
Всего
Аденомы
Нет
Есть
16
7
1
71
5
8
22
86
Всего
23
72
13
108
Доля новообразований
(%)
30%
99%
62%
80%
В результате была получена таблица регрессионного анализа прогноза
наличия аденоматозного полипа толстой кишки (таблица 9).
Таблица 9. Регрессионный анализ прогноза наличия «аденоматозного»
полипа толстой кишки.
β
B
m
(Константа)
-0,43383
0,109747
Прогноз все аденомы предварительное заключение
0,647766
0,109019
0,453506
Прогноз все аденомы форма ямок
0,440832
0,121389
0,286343
Прогноз все аденомы рисунок капилляр
0,456238
0,135543
0,22614
В результате регрессионного анализа получены цифровые значения
констант, необходимые для дальнейших расчетов. В соответствии с
полученной таблицей величина прогноза наличия аденоматозного полипа
толстой кишки определяется по формуле: Индекс тяжести = - 0,43383 +
0,647766 × «прогноз все аденомы предварительное заключение» + 0,440832 ×
«прогноз все аденомы форма ямок» + 0,456238 × «прогноз все аденомы
рисунок капилляр».
где: «предварительное заключение» = 1, если по предварительному
заключению аденома, = 2, если по предварительному заключению не
аденома, «форма ямок» = 1, если форма ямок вытянутая, «форма ямок» = 2,
если форма ямок не вытянутая, «рисунок капилляр» = 1, если капилляры
хорошо видны, коричневого цвета, тонкие и/или расширенные, удлиненные,
равномерно извитые, «рисунок капилляр» = 2, если рисунок капилляр
другой.
Например: если имеется больной с вытянутым ямочным рисунком и
хорошо
заметными
коричневыми,
тонкими
или
расширенными,
17
удлиненными, равномерно извитыми капиллярами и по предварительному
заключению аденома, то для него имеем:
Прогноз=-0,43383+0,647766׫1»+0,440832׫1»+0,456238׫1»=1,111.
Ретроспективный анализ полученного способа определения вероятности
наличия «аденоматозного» полипа толстой кишки на основании визуальных
данных, показал его высокую точность и клиническую значимость (рисунок
11).
Рисунок 11. ROC – кривая анализа точности прогноза наличия
аденоматозного полипа толстой кишки по данным колоноскопии.
Площадь под ROC - кривой в данном случае составила 97%. Для перевода
полученной величины прогноза в вероятность наличия «аденоматозного»
полипа выделено три интервала значений: низкий, средний и высокий
(таблица 10). Чем выше индекс тяжести, тем выше риск наличия
аденоматозного полипа. В соответствии с таблицей рассмотренный в
качестве примера больной попадает в «группу 0,6 и более», то есть группу
высокого риска с вероятностью наличия аденоматозного полипа толстой
кишки - 100%.
Таблица 10. Таблица перевода величины прогноза в вероятность наличия
«аденоматозного» полипа толстой кишки на основании визуальных
признаков.
Индекс тяжести
до 0,4
0,4-0,6
от 0,6 и более
Всего
аденомы
нет
14
8
0
22
есть
2
10
74
86
Всего
16
18
74
108
доля
13%
56%
100%
80%
18
Аналогичные
прогностические
модели
были
построены
для
гиперпластического полипа и аденокарциномы толстой кишки.
Автоматизированный анализ изображений новообразований толстой
кишки
Современные врачи для постановки диагноза активно используют
изображения. Но описание изображений делается на качественном уровне,
что затрудняет объективизацию процесса постановки диагноза. Имеющиеся
системы модификации изображений направлены на улучшение четкости и
качества
изображения,
а
не
на
получение
объективного
описания
изображения. Это ограничивает использование анализа изображений. В связи
с этим актуальна разработка и апробирование методов автоматизированного
анализа медицинских
изображений.
Для
кодирования
оцифрованных
изображений используется модель RGB, при которой яркость каждой точки
задается как интенсивность красной, зеленой и синей точек, причем каждая
из них кодируется целым числом в интервале от 0 до 255. Для данной части
исследования из общего набора снимков были отобраны 139 пар
изображений новообразований толстой кишки, одно из которых – в белом
свете, другое – в NBI. Из изображений были выделены фрагменты размером
200 на 200 точек одного и того же участка эпителиального новообразования.
Далее эти изображения были обработаны при помощи программы
автоматизированного анализа «Градиент» (рисунок 12).
Рисунок 12. Программа «Градиент» анализ изображения.
Программа «Градиент», анализируя цвет точек изображения, рассчитывает
число точек с интенсивностью красного, зеленого и синего цветов в пределах
19
от 0 до 255. Также рассчитывается и анализируется яркость точки как
среднее из интенсивности трех цветов. Для используемого фрагмента
фотографии частотные гистограммы яркости точек изображения выглядят
так (рисунок 13):
а
б
Рисунок 13. Частотная гистограмма распределения яркости точек
изображения с выделением интенсивности красного, зеленого и синего цвета.
Изображение получено в белом свете. Больная К-ва (а). Частотная
гистограмма распределения яркости точек изображения с выделением
интенсивности красного, зеленого и синего цвета. Изображение получено в
NBI. Больная К-ва (б).
Из рисунка в белом свете следует, что снимаемый объект имеет
преимущественно красный цвет, тогда как интенсивность зеленого и,
особенно, синего цвета существенно меньше. Кроме этого видно, что разброс
по яркости изображений достаточно небольшой, то есть изображение состоит
из точек близких цветов. Для изображения в NBI этого сказать нельзя. Общая
интенсивность красного, синего и зеленого цветов близка друг к другу.
Для проведения статистического анализа по яркости были рассчитаны их
числовые характеристики. Для каждого из трех базовых цветов, а также
суммарной яркости (рассчитываемой как среднее из интенсивности трех
базовых цветов точки) были рассчитаны средняя интенсивность всех точек
изображения, среднеквадратичное отклонение, коэффициент асимметрии,
коэффициент эксцесса. Введенные показатели позволяют количественно
оценить цветность изображения: средний цвет и его неоднородности. Однако
врач при визуальной оценке опирается не только на распределение цвета
«вообще», но и на то, насколько быстро этот цвет меняется. Если
изображение диффузно, то даже при больших различиях цветов точек,
20
расположенных
на
значительном
удалении
друг
от
друга,
близкорасположенные точки будут иметь близкие цвета. Если же на
изображении имеются небольшие контрастные объекты, то будет получено
заметное различие цветов точек и на небольшом расстоянии между ними.
Для формализации этих представлений рассмотрены все пары точек
изображения. Пусть первая точка имеет координаты x1,y1 и интенсивность
красного цвета R1, а вторая - x2,y2 и интенсивность красного цвета R2. Тогда
расстояние между точками рассчитывается как
L
 x1  x2 
2
  y1  y2 
2
……………………………………………………….(1),
округленное до размера одной точки, а разность интенсивности красного
цвета – как  R  R1  R2 . Далее рассчитаем среднее значение разности
интенсивности
цвета как функцию от расстояния между точками,
f R  L   M   R  L   . Аналогичную процедуру повторим для зеленого, синего и
белого цвета. Расчет функций
f  L   M    L   , а также распределения
интенсивности цвета точек изображения был проведен при помощи
программы автоматизированного анализа изображений - «Градиент»,
доступной для скачивания по адресу http://1mgmu.com/nau/my_izo.html:
После того, как функции
f  L   M    L   были
рассчитаны для всех
изображений, был проведен их статистический анализ. В частности, было
получено, что функции f(L) статистически достоверно различаются для
пациентов с разными диагнозами.
Имеется разница между скоростью изменения цветности изображения в
зависимости от диагноза, причем различия между изображениями с
гиперпластическими полипами и «аденоматозным» полипом больше, чем
между аденомой и раком. При сравнении характеристик яркости и цветности
существенных различий в средней яркости и оттенках цветов у трех
сравниваемых групп нет, однако имеются заметные различия в степени
различий яркости и цветности в пределах одного изображения. На
фотографиях гиперпластического полипа точки в разных частях изображения
ближе друг к другу, тогда как на изображениях аденокарцином имеются
участки больше различающиеся по яркости и цветности. Изображения с
аденоматозным полипом – между этими двумя крайними группами, сила
21
различий такова, что этот показатель может играть роль при постановке
диагноза.
В качестве примера приведены частотные гистограммы fR(L) для
расстояния в 30 точек, L=30 (рисунок 14).
а
б
Рисунок 14. Частотная гистограмма средней разности интенсивности
красного цвета между точками на расстоянии 30 точек. Снимки в белом свете
(а). Частотная гистограмма средней разности интенсивности красного цвета
между точками на расстоянии 30 точек. Снимки в режиме NBI (б).
Кроме распределения по цвету точек изображения «Градиент» анализирует
и зависимость скорости изменения цвета точек от расстояния между ними.
Для этого берутся все пары точек, рассчитывается расстояние между ними и
разность в цвете и определяется средняя величина различия цвета точек как
функция от расстояния между ними. Для диффузных изображений данная
22
функция должна быть небольшой, в отличие от изображений с небольшими
контрастными фрагментами. Здесь различия средних величин между
группами уже более выражены, включая высоко-достоверные различия с
p<0,001.
Так как различия в градиентах яркости у больных с разными диагнозами
более выражены, чем различия в цветности, то прогноз по этому показателю
более точный. При этом прогноз по изображениям, полученным в режиме
NBI, более точен, чем для исходных изображений. Различия яркости и
цветности на точках фотографий гиперплазий и гиперпластических полипов
меньше, чем аденоматозных полипов, а аденоматозных полипов – меньше,
чем карцином (p<0,05).
Наибольшие различия оказались для интенсивности зеленого цвета
(рисунок 15).
а
б
Рисунок 15. Распределение по диагнозу в зависимости от
среднеквадратичного отклонения яркости изображений в белом свете (а).
Зависимость разности яркости зеленого цвета изображений в белом свете от
расстояния между точками (б).
23
Диагностическая
значимость
визуального
эндоскопического
исследования
- Для гиперпластического полипа: чувствительность метода - 100%,
специфичность – 90% (p<0,001).
- Для аденом (группы «аденоматозного» полипа): чувствительность метода
- от 87,5% до 95%, специфичность – 76% до 100% (p<0,001).
- Для аденокарцином: чувствительность метода - 83%, специфичность 97% (p<0,001).
Заключение
Определение структуры неоплазий без гистологического исследования,
переход от морфологического исследования к визуальному заключению
является актуальной проблемой современной эндоскопии. Выявленные
неоплазии толстой кишки по визуальным признакам разделены на 3 группы:
гиперпластические
аденокарциномы
капиллярного
полипы/гиперплазии;
толстой
рисунка
кишки.
можно
В
аденоматозные
зависимости
предполагать
от
полипы;
выраженности
наличие
дисплазии
(p<0,009).Разработанные многофакторные регрессионные модели прогноза
наличия аденокарциномы толстой кишки и идентификации возможной
структуры на примере гиперпластического и аденоматозного полипов,
подтверждают возможность идентифицировать структуру неоплазий на
основании данных ямочного и капиллярного рисунка. Как следствие,
сокращается время до выполнения лечебной манипуляции, уменьшается риск
развития подслизистого фиброза, путем исключения предварительного
гистологического исследования. Автоматизированный анализ изображений
новообразований толстой кишки показал статистически достоверные
различия по распределению цветов и градиентам цветов.
Выводы
1. «Тотальная» колоноскопия выполнима в 87% случаев в условиях
неизбирательного подхода к выбору метода подготовки. Плохая подготовка
усложняет
процедуру,
требует
оборудования (водоструйная помпа).
использования
дополнительного
24
2. Выявленные неоплазии толстой кишки при осмотре в режиме NBI можно
разделить
на
3
группы:
гиперпластические
полипы/гиперплазии;
аденоматозные полипы; аденокарциномы толстой кишки.
3. При многофакторном регрессионном моделировании прогноза наличия
аденокарциномы толстой кишки и идентификации возможной структуры на
примере гиперпластического и аденоматозного полипов, выявлены три
интервала
значений
характеризующие
возможную
морфологическую
структуру – низкий, средний и высокий. При значении до 0,4 – вероятность
наличия аденоматозного полипа толстой кишки составляет 13%; при
значении 0,4 - 0,6 - 56%; при значении от 0,6 и более - 100%. Вероятность
структуры гиперпластического полипа при значении до 1,4 –составляет 91 %;
при значении 1,4 - 1,48 – 51%; при значении более 1,48 – 0%. Вероятность
наличия аденокарциномы толстой кишки при значении до 1,4 составляет
91%, при значении 1,4 - 1,9 - 22%, а более 1,9 - 0%.
4. Разработанная модель подтверждает возможность идентифицировать
структуру неоплазий на основании данных ямочного и капиллярного
рисунка, с точностью до 97% для аденоматозного полипа, 98% для
гиперпластического полипа, 98,6 % для наличия аденокарциномы толстой
кишки.
5. Автоматизированный анализ изображений новообразований толстой
кишки с помощью программы «Градиент» показал, что изображения
гиперпластических полипов, «аденоматозных» полипов, аденокарцином
статистически значимо различаются по распределению цветов и градиентам
цветов (p<0,05 и p<0,001). Различия яркости и цветности на точках
фотографий гиперплазий и гиперпластических полипов меньше, чем
аденоматозных полипов, а аденоматозных полипов – меньше, чем
аденокарцином.
Практические рекомендации
1. С целью детального осмотра и улучшения качества подготовки пациента к
исследованию рекомендуется использование водоструйной помпы.
25
2. С целью детального осмотра следует использовать оборудование с
изображением
высокой
четкости
(HDTV),
а
также
осмотр
в
узкоспектральном режиме.
3. При визуальном заключении о структуре полипа рекомендуется оценивать
как
капиллярный,
так
и
ямочный
рисунок
неоплазий,
используя
узкоспектральную эндоскопию, а также программу автоматизированного
анализа изображений («Градиент») для наиболее объективной оценки. При
сомнительном визуальном заключении рекомендуется взятие биопсии.
4. Выполнение окончательного морфологического исследования обязательно.
Список работ, опубликованных по теме диссертации
1. Харькова, О.М. Современные подходы в эндоскопической диагностике
(обзор литературы) / О.М. Харькова // Хирург. – 2014. – № 5. – С. 82-87.
2. Ярема, И.В. Современный метод анализа изображений полипов толстой
кишки / И.В. Ярема, А.Н. Герасимов, О.М. Харькова, Н.Ф. Лебедева, А.А.
Атаян, О.К. Кошелева // Тезисы XII Съезда хирургов России (7 - 9 октября,
2015 г.) / Альманах института Хирургии имени А.В. Вишневского. - 2015. №2. – С 1464- 1465.
3.
Багдасаров,
В.В.
Возможности
прогнозирования
исхода
острой
интестинальной ишемии в рамках многофакторного регрессионного анализа /
В.В. Багдасаров, Е.А. Багдасарова, А.Н. Герасимов, А.А. Атаян, О.М.
Харькова, Е.В. Карчевский, Д.В. Багдасарова // Хирургическая практика. –
2015. - №3. – С. 39-47.
4. Ярема, И.В. Возможности прогнозирования гистологической структуры
эпителиальных новообразований толстой кишки в рамках регрессионного
многофакторного анализа / И.В. Ярема, А.Н. Герасимов, О.М. Харькова //
Хирург. – 2015. - №4. – С. 55-66.
5.
Ярема,
И.В.
Автоматизированный
анализ
изображений
полипов
кишечника / И.В. Ярема, А.Н. Герасимов, Н.Ф. Лебедева, О.М. Харькова,
А.А. Атаян // Сеченовский вестник. – 2015. - № 4 . – С.12-16.
6. Ярема, И.В. Прогнозирование возможной гистологической структуры
эпителиального новообразования толстой кишки при осмотре в узком
спектре / И.В. Ярема, А.Н. Герасимов, О.М. Харькова, А.А. Атаян // Тезисы
26
XIX Съезд Общества эндоскопических хирургов России (16-18 февраля, 2016
г.) / Альманах института Хирургии имени А.В. Вишневского. – 2016. - № 1. –
С. 106.
7. Баранов, Г.А. Анализ причин «неполных» колоноскопий / Г.А. Баранов,
Н.Ф. Лебедева, О.М. Харькова // Хирургия. Журнал им. Н.И. Пирогова. –
2016. - №1. – С. 25-32.
8. Ярема, И.В. Возможности прогнозирования структуры эпителиальных
неоплазий толстой кишки при осмотре в узком спектре (NBI) / И.В. Ярема,
А.Н. Герасимов, О.М. Харькова, А.А. Атаян, О.К. Кошелева // Сборник
материалов
конференции.
«Актуальные
вопросы
эндоскопии
2016»
настоящее и будущее эндоскопии, 24 - 25 марта; 2016 г. – СПб., С. 329- 331.
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
ВА – ворсинчатая аденома
ВИ – воспалительные изменения.
ГП – гиперпластический полип
ОР - относительный риск
ТА – тубулярная аденома
Тубулярная аденома* - не объединенные данные
ТВА – тубулярно-ворсинчатая аденома
ТВА* - тубулярно-ворсинчатая аденома не объединенные данные.
ФГП – формирующийся гиперпластический полип
ФТА – формирующаяся тубулярная аденома
ФТВА – формирующаяся тубулярно-ворсинчатая аденома
HDTV (HighDefenitionTelevision) – телевидение высокой четкости
NBI (Narrowbandimaging) –узкополосное/узкоспектральное изображение.
NICE
(InternationalColorectalEndoscopicclassification)
—
международная
эндоскопическая классификация колоректальных поражений слизистой
Подписано в печать: 27.04.2015
Подписано в печать: 15.03.2017
Заказ №11858 Тираж - 100 экз.
Печать трафаретная.
Типография «11-й ФОРМАТ»
ИНН 7726330900
115230, Москва, Варшавское ш., 36
(977)518-13-77 (499)788-78-56
www.autoreferat.ru
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
6
Размер файла
1 147 Кб
Теги
082f6b8049, uploaded
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа