Фотогалерея

Использование статической и динамической ГРВ-графии для выявления пациентов с новообразованиями толстой кишки.

К.Г.Коротков*, Е.Г.Яковлева**, Е.Д.Федоров**, Е.В.Иванова**, Р.В.Плахов**
*Санкт-Петербургский государственный университет информационных технологий механики и оптики. 
**Российский национальный исследовательский медицинский университет, Москва

По данным Всемирной Организации Здравоохранения в мире ежегодно регистрируется более 500 тыс. случаев колоректального (КРР) рака. Наибольшая заболеваемость отмечается в США, Канаде, странах Западной Европы и России. Менее выражен рост заболеваемости в странах Азии и Африки. На сегодняшний день статистические данные свидетельствуют о том, что в России колоректальный рак занимает одну из ведущих позиций. За последние 20 лет рак толстой кишки переместился в структуре онкологической заболеваемости населения Российской Федерации с 6-го на 3-е место.
      В России среди заболевших злокачественными новообразованиями мужчин колоректальный рак составляет 8.7%, прочно занимая 3-е место после рака легкого (26.5%) и желудка (14.2%). Среди заболевших женщин соответственно 11.1% вслед за раком молочной железы (18.3%) и кожи (13.7%). Более того, все чаще отмечается, что заболеваемость этой формой рака выходит на второе место после рака легких у мужчин и после рака молочной железы у женщин[1].
      Существует немало способов определения КРР такие, как гемокульт-тест, иммунохимический анализ, колоноскопия, компьютерная томография (КТ), магнитно-резонансная томография (МРТ), позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ).
      Новообразования толстой кишки и их последствия – довольно серьезная проблема на сегодняшний день. Важную роль в решении этой проблемы играют скрининговые методы диагностики заболевания.
      Скрининг колоректального рака – это сложное мероприятие, имеющее различные варианты его организации, требующее определенных усилий от пациентов (сбор образцов кала для определения в них скрытой крови, подготовка к проведению колоноскопии и др.), включающее применение седативных препаратов и требующее наличие помощника для проведения некоторых исследований (колоноскопия). Для того, чтобы вся программа скрининга оказалась успешной, должен произойти последовательный ряд событий: встреча пациента с осведомленным врачом общей практики и получение от него рекомендаций о необходимости проведения скрининга, получение согласия пациента на обследование, наличие финансовых возможностей, определение группы риска, проведение обследования, своевременная диагностика, своевременное лечение, проведение соответствующего последующего наблюдения. Если хотя бы одно из этих событий выпадет или будет выполнено на недостаточно квалифицированном уровне, скрининг окажется неудачным[2].
      Именно поэтому очень важно найти такой метод, с помощью которого можно будет провести диагностику быстро, легко, безболезненно. Одним из таких методов может быть газоразрядная визуализация. Достоинствами этого метода является быстрота проведения исследования, его неинвазивность, доступность технических средств, небольшая утомительность для пациента, дешевизна метода, простота выполнения всех методических приемов по подготовке объекта исследования и технического средства к эксперименту [3].
      Метод ГРВ является скрининговой методикой, его использование для диагностики новообразований толстой кишки может позволить выявить пациентов на ранних стадиях развития болезни. Это важно, ведь очень часто пациенты обращаются за помощью, когда онкозаболевание уже на 3-4 стадии.
      Цель данного исследования: выявление статистически значимых признаков статических и динамических ГРВ-грамм для обнаружения лиц с новообразованиями толстой кишки, а также, оценка возможности дифференциальной диагностики новообразований толстой кишки с помощью метода газоразрядной визуализации.

         Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:
1. Произвести отбор наиболее значимых параметров статической ГРВ-графии для разделения контрольной группы и группы пациентов с новообразованиями толстой кишки. На основе выявленных показателей остроить решающие правила для определения пациентов с новообразованиями толстой кишки.
2. Произвести отбор наиболее значимых параметров динамической ГРВ-графии для разделения контрольной группы и группы пациентов с новообразованиями толстой кишки. На основе выявленных показателей построить решающие правила для определения пациентов с новообразованиями толстой кишки.
3. Исследовать возможность диагностики новообразований толстой кишки по их морфологии, количеству, размеру и локализации.
      С помощью статической ГРВ-графии было проведено обследование 137 человек с помощью прибора ГРВ-Камера. Возраст обследованных варьировал от 16 и до 86 лет, 49 мужчин и 88 женщин. Все обследованные были поделены на 3 группы: Контрольная группа 55 человек. 9 мужчин, 46 женщин. Пациенты с доброкачественными новообразованиями толстой кишки - 64 человека. Из них 20 человек (31%) имеют патологию только в сигмовидной кишке, 10 человек (16%) - в восходящей ободочной кишке и сигмовидной кишке, 8 человек (12%) - в поперечно-ободочной кишке и сигмовидной кишке. Остальные пациенты имеют патологии в нескольких отделах толстой кишки.
      Пациенты со злокачественными новообразованиями толстой кишки – 18 человек. Из них 2 человека (18%) имеют патологию только в сигмовидной кишке, 3 человека (17%) – только в поперечно-ободочной и сигмовидной кишке, у 1 человека(9%) – только в прямой кишке. Остальные пациенты имеют патологии в нескольких отделах толстой кишки.

      С помощью динамической ГРВ-графии было проведено обследование 118 человек, из них – 40 мужчин и 78 женщин. Возраст обследованных варьировал от 34 до 86 лет. Все обследованные делились на 3 группы: Контрольная группа – 33 человека. Пациенты с полипами толстой кишки – 64 человека. Пациенты с раком толстой кишки – 17 человек.
      Компьютерная регистрация и анализ ГРВ-грамм проводились с помощью программно-аппаратного комплекса «ГРВ-Камера», использовались программы «GDV Capture 2», «GDVEnergyField», «GDVSciеntificLaboratory». Полученные данные были занесены в программу «Excel», и затем статистически обработаны с помощью программы «SPSS Statistics 17.0». Использовались: критерий Колмогорова-Смирнова, Т-критерий Стьюдента, U-критерий Манна-Уитни, ROC-анализ, дискриминантный анализ, бинарная логистическая регрессия.

Анализировались следующие параметры ГРВ-грамм: Площадь свечения, Нормализованная площадь, Средняя интенсивность свечения, Коэффициент формы, Радиус вписанного круга,Процент внутреннего шума.

В рассмотрение брались следующие сектора правого и левого указательного пальцев:

Таблица 1. Разделение указательных пальцев на сектора.

Для левой руки:Для правой руки:
Нисходящая кишкаСлепая кишка
Сигмовидная кишкаВосходящая кишка
Прямая кишкаАппендикс
Копчик, Зона малого тазаКопчик, Зона малого таза
КрестецКрестец
Поясничный отделПоясничный отдел
Поперечно-ободочная кишкаПоперечно-ободочная кишка

      На основе полученных данных ГРВ была сформирована база данных, в которой существует разделение выборки на контрольную группу, группу пациентов с новообразованиями толстой кишки. У каждого испытуемого был указан пол, возраст, диагноз и полученные параметры, как всей ГРВ-граммы, так и по секторам – всего 108 параметров.
      Динамические ГРВ-граммы снимались с указательных пальцев рук в течение 5 секунд с частотой 5 кадров в секунду, затем анализировались по тем же параметрам, что и статические ГРВ-граммы. В рассмотрение брались как изображения пальцев целиком, так и отдельные сектора.

      После обсчета в программе «GDV ScientificLaboratory», были получены таблицы, содержащие в себе информацию о значении площади свечения и других параметрах динамических ГРВ-грамм для каждого пациента, а так же значения коэффициентов степенной функции, которая аппроксимирует полученные временные ряды.
      Степенная функция на примере параметра площадь имеет следующий вид:
S(t)= AtΒ+C, где
S – площадь свечения пальца (сектора пальца) человека
t – время видеосъемки свечения пальца (сектора пальца) человека
А – угол наклона функции
В – показатель функции
С – свободный член функции
      Отбор наиболее информативных параметров с целью минимизации их количества для разделения контрольной группы и группы пациентов с новообразованиями толстой кишки проводился с помощью Т-критерия Стьюдента(р <0,05) и с помощью ROC-анализа. Для построения решающих правил использовался пошаговый дискриминантный анализ и бинарная логистическая регрессия.
      На первом этапе с помощью Т-критерия Стьюдента были отобраны параметры, которые значимо разделяли группу здоровых лиц и больных с уровнем значимости р <0,05. На их основе с помощью пошагового дискриминантного анализа было построено решающее правило, в которое вошли следующие параметры: площадь, средняя интенсивность свечения, радиус вписанного круга и коэффициент формы, наиболее часто встречались такие сектора как копчик, крестец и поясничный отдел. Что не удивительно, так как толстая кишка иннервируется от этих отделов позвоночника. Специфичность полученной функции составила 78,2 %, а чувствительность – 76,8 %.
      Затем, на основе построенных ROC-кривых были отобраны наиболее информативные параметры, и также построено решающее правило между контрольной группой и группой пациентов с новообразованиями толстой кишки. В дискриминантную функцию вошли параметры: площадь, нормализованная площадь, коэффициент формы, радиус вписанного круга и средняя интенсивность свечения в секторах: крестец, копчик, поясничный отдел и прямая кишка. Специфичность полученной функции составила 80,0 %, а чувствительность – 75.6 %. Как можно заметить точность построенных правил не сильно отличалась.
      Затем на основе произведенного отбора наиболее информативных параметров с помощью ROC-анализа было построено решающее правило с помощью логистической регрессии. Специфичность правила составила 78,2%, чувствительность 90,0%. Точность этого правила оказалась выше, построенного с помощью дискриминантного анализа.
      Аналогичная схема отбора данных и построения решающих правил была повторена для показателей динамической ГРВ-графии.
      При использовании Т-критерия Стьюдента в решающее правило вошло 7 параметров, а при применении ROC-анализа – 6, из них 5 совпадают. Уменьшение количества параметров привело к снижению специфичности на 9,1% (при кросс-проверке) и чувствительности на 4,8%. То есть лучшим оказалось решающее правило, полученное нами после проведения Т-критерия Стьюдента. Специфичность – 75,8%, чувствительность – 82,4%.
      Так как ГРВ-графия является скрининговым методом, мы сравнили результаты, полученные нами, с результатами других скрининговых методов, применяемых для диагностики новообразований толстой кишки.
      Наиболее известный скрининговый тест – FOBT – определение малого количества скрытой крови в содержимом кишечника. Он выполняется в домашней обстановке, проводится в течение 3 дней, во время которых необходимо соблюдать диету без животных белков. Другой метод иммунохимического исследования кала на скрытую кровь – FIT – более удобен, не требует специальной диеты, для его производства можно иметь меньшее число образцов кала.

      Согласно Kronborg O., etal, ключевым моментом раннего выявления полипов и рака толстой кишки является организация скринингового обследования пациентов средней группы риска по КРР (>50 лет) на скрытую кровь в кале и профилактического эндоскопического обследования лиц с положительным результатом данного анализа, что в итоге позволяет снизить смертность от КРР на 15-33 % [4].

      По данным Е.И.Михайловой и В.Р.Тимашовой (2009г.) чувствительность различных методов неинвазивной диагностики полипов толстого кишечника составляет от 30 до 40% (табл.3.).

Таблица 3 Характеристики различных методов в неинвазивной диагностике полипов толстой кишки [5].

Название методаЧувствительностьСпецифичность
Гемоккульт-тест30,9580,17
Иммунохимический тест37,6888,76
Скорость оседания эритроцитов43,4878,99


      Вместе с тем, названные методы пропускают при скрининге малые некровоточащие полипы. Часто встречаются ложноположительные и ложноотрицательные ответы. Кроме того, сбор кала у «здорового населения» многими не воспринимается эстетически.
      Колоноскопия среди методов скрининга в некоторых странах обозначена как золотой стандарт.
 Колоноскоп позволяет осмотреть всю ободочную кишку, удалить обнаруженные полипы. Однако, метод достаточно дорогой, требует подготовки кишечника, пациент должен пропустить работу. Колоноскопия болезненна и неприятна для обследуемых.
      Виртуальная колоноскопия позволяет избежать мучительной подготовки кишечника, выполняемой для производства обычной колоноскопии. Чувствительность данного метода при диагностике полипов более 1 см составляет 90%, при полипах размером 0,5-0,9 см – 80% и когда размеры полипа не превышают 5мм. – 67%. Специфичность метода напрямую зависит от размера новообразования [6]. Однако, наряду с достоинствами, метод «виртуальной колоноскопии» имеет существенные недостатки, такие как финансовая малодоступность и невозможность выполнения биопсии, уступая тем самым стандартной колоноскопии.
      Вторая часть нашего исследования касалась возможности дифференциальной диагностики новообразований толстой кишки по их морфологической верификации, количеству, размеру и локализации.
      С помощью метода ГРВ было обследовано 134 человека. Их возраст варьировал от 17 до 85 лет, 50 мужчин и 84 женщины. Все они были поделены на группы: контрольная группа – 55 человек, пациенты с новообразованиями толстой кишки – 77 человек. Кроме того, пациенты с новообразованиями были поделены на следующие группы: 64 человека с полипами, 13 человек с раком толстой кишки.
      В связи с поставленными задачами работы, на основе результатов колоноскопии и заключений гистологического исследования, пациенты были разделены на более мелкие группы. По морфологии (гиперпластические полипы – 23 человека, аденома – 41 человек, рак – 13 человек), по размеру (мельчайшие (1-5мм) – 21 человек, мелкие (5-10 мм) – 34 человека, средние (1-2,5 см) – 5 человек), по количеству (одиночные или единичные – 33 человека, множественные – 30 человек), по локализации (правые отделы толстой кишки– 21 человек, левые отделы – 34 человека).
      Для статистической обработки полученных результатов использовалсяU-критерий Манна-Уитни(р<0,05).
      Нами были выявлены статистически значимые различия между контрольной группой и группами пациентов с гиперпластическими полипами, а также с аденомами и раком по всем рассматриваемым нами параметрам, однако, значимых различий между группами пациентов с аденомой и гиперпластическими полипами толстой кишки не обнаружено.
     В соответствии со второй задачей этой части нашей работы были выявлены статистически значимые различия между контрольной группой и группой пациентов с различным количеством новообразований толстой кишки по всем исследуемым нами параметрам. Важно отметить, что метод газоразрядной визуализации позволяет обнаружить даже единичные полипы.
      В соответствии с третьей задачей были выявлены статистически значимые различия между контрольной группой и группами пациентов с новообразованиями толстой кишки различного размера. Установлено, что ГРВ-графия позволяет выявить полипы даже мельчайшего размера 1-5 мм.
      К сожалению, с помощью газоразрядной визуализации невозможно выявить локализацию новообразований толстой кишки.
      Таким образом, полученные результаты, доказали возможность выявления пациентов с новообразованиями толстой кишки с помощью статической и динамической ГРВ-графии, а также возможность дифференциальной диагностики новообразований толстой кишки по их морфологии, размеру и количеству. Это открывает хорошие перспективы газоразрядной визуализации как скрининговому методу.

Список литературы:
1. Каприна А.Д., Старинский В.В., Петрова Г.В. Злокачественные новообразования в России В 2012 году (заболеваемость и смертность), Москва 2014.
2. Практическое руководство Всемирного гастроэнтерологического общества (ВГО) и Международного союза по профилактике рака пищеварительной системы: Скрининг колоректального рака, 2008.
3. Коротков К.Г. Принципы анализа в ГРВ биоэлектрографии. СПб.: «Реноме», 2007. 286 с.
4. Kronborg O., Fenger C., Olsen J. et al. Randomised study of screening for colorectal cancer with faecaloccult-blood test // Lancet. 1996. Vol.348. P.1467-1471
5. Михайлова Е.И., В.Р.Тимашова. Имунохимический тест в неинвазивной диагностике полипов толстой кишки// Онкология. №1 2009.С.1764.
6. SonnenbergA, Delco F, Bauerfeind P. Is virtual colonoscopy a cost-effective option to screen for colorectal cancer //Am. J. Gastroenterol. 1999. Vol.94. P. 2268-2274.

Вход в систему