Postępy we współczesnej endoskopii diagnostycznej
Autor: Izabela Żmijewska
Data: 18.01.2012
Źródło: Kudo S, Tamura S, Nakajima T, et al. Diagnosis of colorectal tumorous lesions by magnifying endoscopy. Gastrointest Endosc 1996;44:8-14/Varimed
Dzięki nowym technologiom i udoskonaleniom właściwości optycznych, jakość endoskopii przewodu pokarmowego uległa znacznej poprawie. Endoskopia wysokiej rozdzielczości HD, stała się możliwa po wykorzystaniu rozwoju technicznego transmisji cyfrowej w endoskopii. Rozdzielczość obrazu endoskopowego definiowana jest jako zdolność rozróżnienia dwóch położonych blisko siebie punktów.
W cyfrowym wideo obrazowaniu, rozdzielczość jest funkcją gęstości pikseli i jest ulepszana poprzez wprowadzenie wysokiej gęstości pikseli chipów CCD. W praktyce klinicznej drobne zmiany są lepiej widoczne przy użyciu endoskopów wysokiej rozdzielczości HD. Istnieją również dowody, że endoskopy wysokiej rozdzielczości przyczyniają się do wysokiej wykrywalności gruczolaka podczas badań przesiewowych oraz kolonoskopii.
Współczesna endoskopia zakłada trzy podstawowe kroki prawidłowej diagnozy endoskopowej.
Pierwszy, najbardziej oczywisty, endoskopia powinna być w stanie wykryć zmiany chorobowe, oraz odróżnić zmiany w postaci skupionej od zmian rozproszonych. Po drugie, endoskopia powinna być w stanie dostarczyć charakterystykę badanej tkanki. Trzecim krokiem jest potwierdzenie histopatologiczne .
Zarówno metody optyczne i nie optyczne mogą przyczynić się do poprawy każdego z powyżej opisanych kroków, co w rezultacie spowoduje zwiększenie wykrywalności nowotworów i ograniczenie zbędnych zabiegów endoskopowych. Tak więc kroki te wymagają zaawansowanych technik endoskopowych, które powinny przekładać się na natychmiastowe decyzje terapeutyczne. Dlatego też technologie komputerowe i chipowe stanęły w obliczu poważnych rozwiązań technologicznych które mogą poprawić diagnostykę endoskopową.
Endoskopy o wysokiej rozdzielczości HD mogą poprawić wykrywalność zmian. Chromoendoskopia pomimo że stanowi relatywnie „starą” technikę endoskopową, poprawia parametry umiejscowienia i charakterystykę zmiany. Alternatywnie, światło które odbija się od błony śluzowej, może być modyfikowane poprzez użycie algorytmów przeróbki komputerowej ( wirtualna chromo endoskopia), co prowadzi do zaakcentowania naczyń i powierzchni naczyń błony śluzowej.
Analiza (wirtualna) powierzchni zabarwień uszkodzeń jelita, była nowym doświadczeniem optycznym dla endoskopistów w latach dziewięćdziesiątych. Jako pierwsi Kudo i wsp., opisali że regularne schematy zabarwień są często spotykane w hiperplastycznych polipach lub zdrowej błonie śluzowej, podczas gdy nieregularność powierzchni utożsamiana jest ze zmianami nowotworowymi (1).
Możliwe jest również rozróżnienie rodzaju gruczolaka ( rurowy vs. kosmkowy) przy szczegółowym badaniu.
To doświadczenie doprowadziło do kategoryzacji różnych wzorów barwień okrężnicy. Tak zwana klasyfikacja „pit-pattern” wyłoniła 5 typów i kilka podtypów.
Typy 1 i 2 to schematy barwień które odpowiadają zmianom nienowotworowym, podczas gdy typy 3 do 5 występują w zmianach nowotworowych (1).
Ponadto, obrazowanie czynnościowe i molekularne stanowi nowe narzędzie diagnostyczne, które może otworzyć drzwi do spersonalizowanej medycyny, w której endoskopia określi wynik choroby, lub przewidzi reakcję na zalecony rodzaj leczenia.
Korzyści kliniczne w diagnostyce górnego i dolnego odcinka przewodu pokarmowego.
Pacjentów z chorobą refluksową przełyku, dzieli się na podstawie oceny endoskopowej na nie erozyjną chorobę refluksową (NERD),erozyjną chorobę refluksową (ERD), oraz tzw. Przełyk Barrett’a (BE). Przy użyciu nowego procesora HD EPKi przetestowaliśmy skuteczność i-scan’u i chromoendoskopii ( rozwiązanie Lugol’a) w diagnostyce tych schorzeń. Obie metody mogą znacząco poprawić identyfikację zmian refluksowych, oraz zminimalizować błędną klasyfikację pacjentów z chorobą refluksową (GERD).
Przełyk Barrett’a znany jest jako zmiana przednowotworowa u pacjentów ze zdiagnozowaną chorobą refluksową. Wykazano też, że większość gruczorakolaków dystalnej części przełyku powstaje w tkance Barrett’a.
Przełyk Barrett’a jest zdefiniowany histologicznie obecnością SCE z komórkami kubkowymi. CLE może zostać rozpoznany podczas standardowego badania górnego odcinka przewodu pokarmowego. SCE jest często obecny w niejednorodnym mozaikowym obszarze CLE, i może być przeoczony przy biopsji losowej( tzw. random biosy), co skutkuje biopsjami wpustu żołądka lub typu błony śluzowej żołądka bez komórek kubkowych. Jednak uważa się że biopsje 4 kwadrantowe w obszarze CLE powinny stanowić złoty standard w diagnostyce nabłonka Barett’a i zmian nowotworowych z nim związanych.
Tak więc, celem naszych dalszych badań było zbadanie diagnostycznej wydajności kwasu octowego w chromoendoskopii z wybranymi biopsjami w porównaniu z biopsją 4 kwadrantową.
Po zastosowaniu kwasu octowego, znacznie mniejsza ilość biopsji byłaby wystarczająca aby dowieść obecności SCE z prawdopodobieństwem >95% w porównaniu do biopsji losowych (3). W innym badaniu wykazaliśmy, że użycie filtrów I-scan pozwala na równie precyzyjne wykrywanie SCE, jak przy użyciu barwień kwasem octowym.
Kolonoskopia jest najpowszechniejszą metodą wykrywania raka jelita grubego, który jest najczęstszą przyczyną zgonów na raka w świecie zachodnim. Dlatego też kolonoskopia przesiewowa jest powszechnie uznana za złoty standard we wczesnym wykrywaniu raka okrężnicy. Rokowania pacjentów z nowotworem okrężnicy są ściśle uzależnione od głębokości nacieku, zatem zależą od wczesnego przedinwazyjnego wykrycia zmian nowotworowych. Wczesne wykrycie zmiany pozwala na wyleczenie pacjenta poprzez natychmiastową endoskopową jej resekcję.
Sukces chromoendoskopii dolnego odcinka przewodu pokarmowego, zachęcił producentów urządzeń endoskopowych do opracowania nowych filtrów światła ( cyfrowej i wirtualnej chromoendoskopii), które mogą naśladować działania chromoendoskopii. Wirtualna chromoendoskopia może być włączana i wyłączana poprzez użycie prostego przycisku na endoskopie. Dostępne systemy obejmują wąskie pasmo obrazowania (NBI; Olympus, Tokio, Japonia), inteligentna chromo endoskopia Fuji (FICE; Fujinon, Tokio, Japonia), lub I-Scan (Pentax, Tokio, Japonia).
NBI zawęża spectrum światła do skupienia na niebieskim świetle (380-400mn w widmie widzialnym). Proces ten rozświetla i podkreśla architekturę naczyń, ponieważ absorpcja światła prze hemoglobinę jest inna niż przez otaczającą błonę śluzową. Małe zmiany w architekturze naczyń mogą stanowić wczesne objawy choroby nowotworowej, która może być podświetlona przez użycie NBI. Alternatywnie, światło odbite od błony śluzowej jelita, może być modyfikowane za pomocą algorytmów obróbki komputerowej (FICE, i-Scan). Algorytmy te mogą modulować różne formy powiększania, które prowadzi do zaakcentowania naczyń krwionośnych, powierzchni architektury bądź wizualizacji (wzoru) tkanki.
Celem prezentowanego badania było prospektywne porównanie wysokiej rozdzielczości kolonoskopii z użyciem i-Scan’u, i standardowej kolonoskopii (4). W naszym badaniu kolonoskopii HD wykryto znacznie więcej przypadków nowotworu jelita grubego (38%), w porównaniu ze standardową kolonoskopią, szczególnie w przypadku gruczolaków płaskich. Histologię końcową dało się przewidzieć z dokładnością na poziomie 98.6% w grupie HD (5).
Konfokalna endomikroskopia laserowa CLE
Konfokalna endomikroskopia laserowa jest nową modalnością obrazowania w endoskopii układu pokarmowego (rys.6). Oferuje ona obrazowanie in vivo śluzu rozdzielczości komórkowej, a nawet subkomórkowej. Dlatego też, histologia in vivo różnych części nienaruszonego jelita, staje się możliwa podczas trwającego badania endoskopowego. Ta nowa modulacja obrazowania zapewnia lepsze rezultaty niż konwencjonalna histologia, ponieważ jest wolna od artefaktów, interakcja komórkowa może być zaobserwowana w trakcie (obrazowanie czynnościowe) a co więcej, różne cechy molekularne mogą być zidentyfikowane ( obrazowanie molekularne).
Wnioski
Ostatnie zmiany w zakresie technik endoskopowych stanowią duży krok naprzód. Nowe techniki obrazowania endoskopii przewodu pokarmowego rozwijają się w bardzo szybkim tempie i będą miały ogromny wpływ na codzienną pracę już w najbliższej przyszłości. Chromoendoskopia wykorzystywana w obserwacji osób wysokiego ryzyka, może zostać częściowo zastąpiona przez endoskopię wysokiej rozdzielczości lub „wirtualną endoskopię”, ze względu na łatwość ich użytkowania. Stoimy właśnie u progu nowej ery, gdzie rozwiązania wspomagane komputerowo, oraz techniczne innowacje, w znacznym stopniu wpłyną na nasze strategie diagnostyczne.
Bibliografia dla zainteresowanych
1.Kudo S, Tamura S, Nakajima T, et al. Diagnosis of colorectal tumorous lesions by magnifying endoscopy. Gastrointest Endosc 1996;44:8-14
2.Hoffman A, Basting N, Goetz M, Tresch A, Mudter J, Biesterfeld S, Galle PR, Neurath MF, Kiesslich R High-definition endoscopy with i-Scan and Lugol's solution for more precise detection of mucosal breaks in patients with reflux symptoms. Endoscopy 2009, 41(2) p107-12
3. Hoffman A, Kiesslich R, Bender A, Neurath MF, Nafe B, Herrmann G, Jung M Acetic acid-guided biopsies after magnifying endoscopy compared with random biopsies in the detection of Barrett's esophagus: a prospective randomized trial with crossover design. Gastrointest Endosc 2006, 64(1) p1-8 Grad A
4. Hoffman A, Kagel C, Goetz M, Tresch A, Mudter J, Biesterfeld S, Galle PR, Neurath MF, Kiesslich R Recognition and characterization of small colonic neoplasia with high-definition colonoscopy using i-Scan is as precise as chromoendoscopy. Dig Liver Dis 2010,42 p45-50 Grad B
5. Hofman A, Fahriye S, Goetz M, Tresch A, Mudter J, Biesterfeld S, Galle PR, Neurath MF, Kiesslich R High definition colonoscopy combined with i-Scan is superior in the detection of colorectal neoplasias compared to standard video colonoscopy
– a prospective randomized controlled trial - Endoscopy 2010;42 p 827-833
Współczesna endoskopia zakłada trzy podstawowe kroki prawidłowej diagnozy endoskopowej.
Pierwszy, najbardziej oczywisty, endoskopia powinna być w stanie wykryć zmiany chorobowe, oraz odróżnić zmiany w postaci skupionej od zmian rozproszonych. Po drugie, endoskopia powinna być w stanie dostarczyć charakterystykę badanej tkanki. Trzecim krokiem jest potwierdzenie histopatologiczne .
Zarówno metody optyczne i nie optyczne mogą przyczynić się do poprawy każdego z powyżej opisanych kroków, co w rezultacie spowoduje zwiększenie wykrywalności nowotworów i ograniczenie zbędnych zabiegów endoskopowych. Tak więc kroki te wymagają zaawansowanych technik endoskopowych, które powinny przekładać się na natychmiastowe decyzje terapeutyczne. Dlatego też technologie komputerowe i chipowe stanęły w obliczu poważnych rozwiązań technologicznych które mogą poprawić diagnostykę endoskopową.
Endoskopy o wysokiej rozdzielczości HD mogą poprawić wykrywalność zmian. Chromoendoskopia pomimo że stanowi relatywnie „starą” technikę endoskopową, poprawia parametry umiejscowienia i charakterystykę zmiany. Alternatywnie, światło które odbija się od błony śluzowej, może być modyfikowane poprzez użycie algorytmów przeróbki komputerowej ( wirtualna chromo endoskopia), co prowadzi do zaakcentowania naczyń i powierzchni naczyń błony śluzowej.
Analiza (wirtualna) powierzchni zabarwień uszkodzeń jelita, była nowym doświadczeniem optycznym dla endoskopistów w latach dziewięćdziesiątych. Jako pierwsi Kudo i wsp., opisali że regularne schematy zabarwień są często spotykane w hiperplastycznych polipach lub zdrowej błonie śluzowej, podczas gdy nieregularność powierzchni utożsamiana jest ze zmianami nowotworowymi (1).
Możliwe jest również rozróżnienie rodzaju gruczolaka ( rurowy vs. kosmkowy) przy szczegółowym badaniu.
To doświadczenie doprowadziło do kategoryzacji różnych wzorów barwień okrężnicy. Tak zwana klasyfikacja „pit-pattern” wyłoniła 5 typów i kilka podtypów.
Typy 1 i 2 to schematy barwień które odpowiadają zmianom nienowotworowym, podczas gdy typy 3 do 5 występują w zmianach nowotworowych (1).
Ponadto, obrazowanie czynnościowe i molekularne stanowi nowe narzędzie diagnostyczne, które może otworzyć drzwi do spersonalizowanej medycyny, w której endoskopia określi wynik choroby, lub przewidzi reakcję na zalecony rodzaj leczenia.
Korzyści kliniczne w diagnostyce górnego i dolnego odcinka przewodu pokarmowego.
Pacjentów z chorobą refluksową przełyku, dzieli się na podstawie oceny endoskopowej na nie erozyjną chorobę refluksową (NERD),erozyjną chorobę refluksową (ERD), oraz tzw. Przełyk Barrett’a (BE). Przy użyciu nowego procesora HD EPKi przetestowaliśmy skuteczność i-scan’u i chromoendoskopii ( rozwiązanie Lugol’a) w diagnostyce tych schorzeń. Obie metody mogą znacząco poprawić identyfikację zmian refluksowych, oraz zminimalizować błędną klasyfikację pacjentów z chorobą refluksową (GERD).
Przełyk Barrett’a znany jest jako zmiana przednowotworowa u pacjentów ze zdiagnozowaną chorobą refluksową. Wykazano też, że większość gruczorakolaków dystalnej części przełyku powstaje w tkance Barrett’a.
Przełyk Barrett’a jest zdefiniowany histologicznie obecnością SCE z komórkami kubkowymi. CLE może zostać rozpoznany podczas standardowego badania górnego odcinka przewodu pokarmowego. SCE jest często obecny w niejednorodnym mozaikowym obszarze CLE, i może być przeoczony przy biopsji losowej( tzw. random biosy), co skutkuje biopsjami wpustu żołądka lub typu błony śluzowej żołądka bez komórek kubkowych. Jednak uważa się że biopsje 4 kwadrantowe w obszarze CLE powinny stanowić złoty standard w diagnostyce nabłonka Barett’a i zmian nowotworowych z nim związanych.
Tak więc, celem naszych dalszych badań było zbadanie diagnostycznej wydajności kwasu octowego w chromoendoskopii z wybranymi biopsjami w porównaniu z biopsją 4 kwadrantową.
Po zastosowaniu kwasu octowego, znacznie mniejsza ilość biopsji byłaby wystarczająca aby dowieść obecności SCE z prawdopodobieństwem >95% w porównaniu do biopsji losowych (3). W innym badaniu wykazaliśmy, że użycie filtrów I-scan pozwala na równie precyzyjne wykrywanie SCE, jak przy użyciu barwień kwasem octowym.
Kolonoskopia jest najpowszechniejszą metodą wykrywania raka jelita grubego, który jest najczęstszą przyczyną zgonów na raka w świecie zachodnim. Dlatego też kolonoskopia przesiewowa jest powszechnie uznana za złoty standard we wczesnym wykrywaniu raka okrężnicy. Rokowania pacjentów z nowotworem okrężnicy są ściśle uzależnione od głębokości nacieku, zatem zależą od wczesnego przedinwazyjnego wykrycia zmian nowotworowych. Wczesne wykrycie zmiany pozwala na wyleczenie pacjenta poprzez natychmiastową endoskopową jej resekcję.
Sukces chromoendoskopii dolnego odcinka przewodu pokarmowego, zachęcił producentów urządzeń endoskopowych do opracowania nowych filtrów światła ( cyfrowej i wirtualnej chromoendoskopii), które mogą naśladować działania chromoendoskopii. Wirtualna chromoendoskopia może być włączana i wyłączana poprzez użycie prostego przycisku na endoskopie. Dostępne systemy obejmują wąskie pasmo obrazowania (NBI; Olympus, Tokio, Japonia), inteligentna chromo endoskopia Fuji (FICE; Fujinon, Tokio, Japonia), lub I-Scan (Pentax, Tokio, Japonia).
NBI zawęża spectrum światła do skupienia na niebieskim świetle (380-400mn w widmie widzialnym). Proces ten rozświetla i podkreśla architekturę naczyń, ponieważ absorpcja światła prze hemoglobinę jest inna niż przez otaczającą błonę śluzową. Małe zmiany w architekturze naczyń mogą stanowić wczesne objawy choroby nowotworowej, która może być podświetlona przez użycie NBI. Alternatywnie, światło odbite od błony śluzowej jelita, może być modyfikowane za pomocą algorytmów obróbki komputerowej (FICE, i-Scan). Algorytmy te mogą modulować różne formy powiększania, które prowadzi do zaakcentowania naczyń krwionośnych, powierzchni architektury bądź wizualizacji (wzoru) tkanki.
Celem prezentowanego badania było prospektywne porównanie wysokiej rozdzielczości kolonoskopii z użyciem i-Scan’u, i standardowej kolonoskopii (4). W naszym badaniu kolonoskopii HD wykryto znacznie więcej przypadków nowotworu jelita grubego (38%), w porównaniu ze standardową kolonoskopią, szczególnie w przypadku gruczolaków płaskich. Histologię końcową dało się przewidzieć z dokładnością na poziomie 98.6% w grupie HD (5).
Konfokalna endomikroskopia laserowa CLE
Konfokalna endomikroskopia laserowa jest nową modalnością obrazowania w endoskopii układu pokarmowego (rys.6). Oferuje ona obrazowanie in vivo śluzu rozdzielczości komórkowej, a nawet subkomórkowej. Dlatego też, histologia in vivo różnych części nienaruszonego jelita, staje się możliwa podczas trwającego badania endoskopowego. Ta nowa modulacja obrazowania zapewnia lepsze rezultaty niż konwencjonalna histologia, ponieważ jest wolna od artefaktów, interakcja komórkowa może być zaobserwowana w trakcie (obrazowanie czynnościowe) a co więcej, różne cechy molekularne mogą być zidentyfikowane ( obrazowanie molekularne).
Wnioski
Ostatnie zmiany w zakresie technik endoskopowych stanowią duży krok naprzód. Nowe techniki obrazowania endoskopii przewodu pokarmowego rozwijają się w bardzo szybkim tempie i będą miały ogromny wpływ na codzienną pracę już w najbliższej przyszłości. Chromoendoskopia wykorzystywana w obserwacji osób wysokiego ryzyka, może zostać częściowo zastąpiona przez endoskopię wysokiej rozdzielczości lub „wirtualną endoskopię”, ze względu na łatwość ich użytkowania. Stoimy właśnie u progu nowej ery, gdzie rozwiązania wspomagane komputerowo, oraz techniczne innowacje, w znacznym stopniu wpłyną na nasze strategie diagnostyczne.
Bibliografia dla zainteresowanych
1.Kudo S, Tamura S, Nakajima T, et al. Diagnosis of colorectal tumorous lesions by magnifying endoscopy. Gastrointest Endosc 1996;44:8-14
2.Hoffman A, Basting N, Goetz M, Tresch A, Mudter J, Biesterfeld S, Galle PR, Neurath MF, Kiesslich R High-definition endoscopy with i-Scan and Lugol's solution for more precise detection of mucosal breaks in patients with reflux symptoms. Endoscopy 2009, 41(2) p107-12
3. Hoffman A, Kiesslich R, Bender A, Neurath MF, Nafe B, Herrmann G, Jung M Acetic acid-guided biopsies after magnifying endoscopy compared with random biopsies in the detection of Barrett's esophagus: a prospective randomized trial with crossover design. Gastrointest Endosc 2006, 64(1) p1-8 Grad A
4. Hoffman A, Kagel C, Goetz M, Tresch A, Mudter J, Biesterfeld S, Galle PR, Neurath MF, Kiesslich R Recognition and characterization of small colonic neoplasia with high-definition colonoscopy using i-Scan is as precise as chromoendoscopy. Dig Liver Dis 2010,42 p45-50 Grad B
5. Hofman A, Fahriye S, Goetz M, Tresch A, Mudter J, Biesterfeld S, Galle PR, Neurath MF, Kiesslich R High definition colonoscopy combined with i-Scan is superior in the detection of colorectal neoplasias compared to standard video colonoscopy
– a prospective randomized controlled trial - Endoscopy 2010;42 p 827-833
Przegląd Gastroenterologiczny
