Возможности газоразрядной визуализации для выявления пациентов с новообразованиями толстой кишки.

К.Г.Коротков*,Е.Г.Яковлева**, Е.Д.Федоров**, С.С.Белоносов**, Т.В.Зарубина
*Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики, г. Санкт-Петербург, Россия,
**Российский национальный исследовательский медицинский университет имени Н.И. Пирогова, Москва, Россия

Абстракт

Цель: Оценка возможности выявления пациентов с новообразованиями толстой кишки с помощью метода газоразрядной визуализации.
Задачи: Между собой сравнивались: Контрольная группа и группа пациентов со всеми новообразованиями толстой кишки. Контрольная группа и группа пациентов с полипами толстой кишки. Контрольная группа и группа пациентов с раком толстой кишки. Пациенты с полипами и раком толстой кишки между собой.
Материал и методы: С помощью ГРВ-графии было проведено обследование 78 человек (25 мужчин, 43 женщины). Возраст испытуемых варьировал от 45 до 86 лет. Исследовались указательные пальцы рук. Анализировались как изображения пальцев целиком, так и отдельные сектора: нисходящая кишка, сигмовидная кишка, прямая кишка, слепая кишка, восходящая кишка, поперечно-ободочная кишка, а также отделы позвоночника: поясничный отдел, крестец, копчик.
Результаты: Получилось большое количество различий между контрольной группой и группой пациентов с новообразованиями толстой кишки. Основными разделяющими параметрами явились следующие ГРВ параметры: радиус вписанного круга, нормализованная площадь, процент внутреннего шума и коэффициент формы. Изучена динамика параметров при изменении степени неоплазии опухоли толстой кишки.
Выводы: Выявлены достоверные различия между контрольной группой и группами с полипами и раком толстой кишки. Это делает возможным использование ГРВ-метода при диагностике новообразований толстой кишки.

Введение
      По данным Международного агентства по изучению рака (МАИР) (International Agency forResearchonCancer (IARC)), рак толстой кишки стоит на третьем месте по заболеваемости, а по числу умерших пациентов занимает 4 место в мире [1].
      Колоректальный рак является третьим наиболее распространенным видом рака, диагностируемым у мужчин и женщин в Соединенных Штатах. По оценкам Американского онкологического общества в США на 2014 год прогнозируется 96830 новых случаев рака толстой кишки и 40000 новых случаев рака прямой кишки. В целом, пожизненный риск развития колоректального рака составляет примерно 1 на 20 (5%). Этот риск у женщин несколько ниже, чем у мужчин. Ожидается, что этот рак будет причиной более 50 000 смертей в течение 2014 года [2].
      В России изо всех видов рака заболеваемость раком толстой кишки занимает третье место, а смертность второе. Распространенность злокачественных новообразований толстой кишки в 2011 году составила 200 человек на 100 тысяч населения[10]. Несмотря на то, что более 50% всех случаев рака выявляется у людей в возрасте 60 лет и старше, все чаще это заболевание диагностируют в молодом возрасте, особенно его семейные и наследственные формы. Таким образом, проблема диагностики и лечения рака толстой кишки приобретает важное социальное значение.
      Применение эндоскопических методов исследования наряду с рентгеноконтрастными и клинико-лабораторными методами значительно расширило диагностические возможности и позволяет проводить более рациональную лечебную тактику. Несмотря на эти достижения, процент запоздалой диагностики малигнизации полипов и их рецидивов все еще очень велик и по данным различных авторов достигает более 30%.
      Фактор раннего выявления рака является главенствующим в определении продолжительности жизни больного и от него же зависят успех или неудача проводимого лечения. Наиболее актуальными в борьбе с раком являются скрининговые программы по выявлению заболеваний на ранней стадии до развития классической картины болезни. Сегодня все большее внимание уделяют различным неинвазивным, в том числе электрофизиологическим методам. Применение компьютерных технологий в обработке электрофизиологической информации позволяет значительно ускорить получение результатов исследования, стандартизировать методику, а также снизить влияние субъективного фактора. Одним из перспективных электрографических методов оценки функционального состояния организма является метод газоразрядной визуализации (ГРВ) или электрофотоники. ГРВ  это регистрация с помощью программно-аппаратного комплекса газоразрядного изображения объекта, полученного фотографированием в токах высокой частоты. Снятие информации производится с пальцев рук пациента[7].
      Этот метод обладает следующими достоинствами: быстрота проведения исследования (5-10 минут), неинвазивность, доступность технических средств, небольшая утомительность для пациента, дешевизна метода, простота выполнения всех методических приемов по подготовке объекта исследования возможность слежения за развитием процессов во времени при видео регистрации свечения; наглядность получаемых результатов; удобство хранения и обработки информации; отсутствие каких-либо особых требований к помещению, условиям окружающей среды, квалификации исполнителя [7].
      Проведенный анализ литературы показывает, что изменения ГРВ-грамм тождественны изменениям в организме пациентов [8, 17]. Наиболее интересные исследования были проведены с целью изучения взаимосвязи между параметрами ГРВ и клиническими признаками состояния больных с заболеваниями легких, сердечно-сосудистой системы [3,4,15]. Метод ГРВ нашел свое применение в оценке функционального состояния системы «мать – плацента – плод» [Ошибка! Источник ссылки не найден.], при функциональном обследовании больных в пред- и послеоперационном периодах [11], для оценки аллергии [14], диагностике аутизма [9] и высших корковых (когнитивных) функций [12]. Имеются работы, связанные с выявлением онкологических заболеваний [5,13, 16].
      В связи со всем вышеизложенным, целью исследования было: Изучение возможности применения ГРВ-графии для выявления лиц с новообразованиями толстой кишки.
      Для достижения этой цели между собой сравнивались 4 группы пациентов: контрольная группа, пациенты со всеми новообразованиями толстой кишки, с доброкачественными новообразованиями толстой кишки (далее полипами),со злокачественными новообразованиями толстой кишки (далее с раком).

Материал и методы
      С помощью ГРВ-графии было проведено обследование 78 человек(25 мужчин, 43 женщины). Возраст испытуемых варьировал от 45 до 86 лет(ср. 64,6±1,2г.).. В контрольной группе было 22 человека, 45 пациентов с полипами толстой кишки и 11  с раком.
      Компьютерная регистрация и анализ ГРВ-грамм проводились с помощью программно-аппаратного комплекса «GDV-Camera», использовались программы «GDV-Capture», «GDV-EnergyFields» «GDV-ScientificLaboratory». Группы были проверены на нормальность распределения с помощью критерия Колмогорова-Смирнова, и на наличие различий, с помощью Т-критерия Стьюдента. Использовалась программа «SPSS Statistics17.0».
      В рассмотрение брались указательные пальцы левой и правой руки, так как на них располагаются сектора, характеризующие состояние разных отделов толстой кишки (см. рис 1). Анализировались как изображения указательных пальцев целиком, так и отдельные сектора: нисходящая кишка, сигмовидная кишка, прямая кишка, слепая кишка, восходящая кишка, поперечно-ободочная кишка. А также отделы позвоночника, которые имеют отношение к иннервации толстой кишки: поясничный отдел, крестец, копчик, зона малого таза. Всего исследовалось 216 показателей.

Рис.1. Разбиение на сектора ГРВ-грамм левого и правого указательного пальцев.

      Анализировались такие параметры ГРВ-грамм, как Площадь и Нормализованная площадь свечения, Средняя интенсивность свечения, Коэффициент формы, Радиус вписанного круга, Процент внутреннего шума, а также характеристики по изолинии, которые характеризуют свечение объекта исследования: Длина, Энтропия, Фрактальность, Среднеквадратическое отклонение (СКО) фрактальности, Средний радиус, Нормализованное СКО радиуса изолинии.

Результаты исследования
      В соответствии с первой задачей нашей работы были выявлены различия между контрольной группой и всеми пациентами с новообразованиями толстой кишки. 76 из 216 показателей имели статистически значимые различия (р<0,05), из них у21 параметраразличия имели очень высокий уровень значимости (р<0,001). Различия в большей степени были характерны для секторов: «Поперечно-ободочная кишка» и «Восходящая кишка». Это можно объяснить тем, что большинство обследованных нами пациентов имели патологию в этих отделах толстой кишки.
      Так как у нас получилось большое количество различий между контрольной группой и группой пациентов с новообразованиями толстой кишки, мы их представили в процентном соотношении по частоте встречаемости параметров (см.рис. 2 ).

Рис 2. Встречаемость параметров, значения которых значимо отличают (р<0,05) контрольную группу от группы пациентов с новообразованиями толстой кишки (без использования фильтра). Где: РВК - радиус вписанного круга, ПВШ - процент внутреннего шума, НП - нормализованная площадь, К-тФ - коэффициент формы, СрИ - средняя интенсивность свечения, СрР - средний радиус изолинии,Фр - фрактальность по изолинии, НСКОР - нормализованное среднеквадратическое отклонение (СКО) радиуса изолинии, СКОФр - СКО фрактальности, ДИ - длина изолинии, П - площадь свечения.
      Как видно из рисунка 2, основными разделяющими параметрами являются Радиус вписанного круга, Нормализованная площадь, Процент внутреннего шума и Коэффициент формы, характеризующий изрезанность наружного контура ГРВ-изображения.
      Аналогичное распределение частоты встречаемости параметров мы наблюдали при сравнении контрольной группы и группы пациентов с полипами, контрольной группы и группы пациентов с раком, группы пациентов с полипами и группы пациентов с раком толстой кишки между собой. При снятии изображений с фильтром, мы наблюдали примерно такую же картину распределения частоты встречаемости параметров.
      В таблице 1 отражены закономерности изменения параметров в исследуемых группах при увеличении степени неоплазии опухоли.
      Величина параметров: Нормализованная площадь свечения, Процент внутреннего шума, Средний радиус изолинии и Средняя интенсивность свечения уменьшаются в динамике сравнения контрольная группа – пациенты с полипами – пациенты с раком толстого кишечника.
      Значения параметров Радиус вписанного круга, Длина изолинии, Площадь свечения, Фрактальность по изолинии, Энтропия по изолинии, Коэффициент формы увеличиваются в динамике сравнения.

Таблица 1

      Закономерности изменения параметров в исследуемых группах при увеличении степени неоплазии опухоли (указаны средние значения параметров).

Мы попытались дать физиологическое объяснение изменению параметров ГРВ-грамм.

      По мере развития степени неоплазии Средняя интенсивность свечения уменьшается. Этот параметр является количественным значением клеточной энергии организма. Чем меньше интенсивность свечения, тем меньше энергии в организме. Поэтому такая закономерность распределения параметра вполне объяснима.
      Также уменьшается и Процент внутреннего шума, который характеризует уровень рассеянного биофотонного излучения от кожного покрова. Чем ниже активность физиологических систем, тем слабее биофотонное излучение. В данном случае у пациентов с развитием патологических изменений в организме уменьшается активность физиологических систем, и вследствие этого уменьшается уровень биофотонного излучения.

Список литературы