Оптические методы в комплексной диагностике неспецифического язвенного колита

Великанов Е. В.* - ведущий научный сотрудник отделения эндоскопии,
Терещенко С. Г.* - руководитель отделения эндоскопии,
Шумский В. И.* - заместитель главного врача по научной работе,
Гаганов Л. Е.*, ведущий научный сотрудник отделения патоморфологии,
Лапаева Л. Г.* - старший научный сотрудник отделения эндоскопии,
Никитина Н. В.* - старший научный сотрудник отделения гастроэнтерологии,
Свинцов И. Е.**
* ГБУЗ МО МОНИКИ им. М.Ф. Владимирского,
**Луховицкая центральная районная больница
г. Москва

Своевременная диагностика и лечение неспецифического язвенного колита (НЯК), его тяжелых осложнений представляют сложную медико-социальную проблему. В настоящее время эндоскопическое исследование является наиболее информативным методом диагностики при НЯК. Вместе с тем, визуальный осмотр во время тотальной колоноскопии не всегда позволяет выявить минимальные воспалительные изменения слизистой оболочки, дифференцировать доброкачественный процесс от злокачественного, определить границы патологических изменений.

В настоящее время оптические методы находят все более широкое клиническое применение для ранней диагностики патологических процессов в биотканях. Метод оптической когерентной томографии (ОКТ) является одним из перспективных неинвазивных методов ранней диагностики структурных изменений, связанных с патологическими процессами. Однако в некоторых случаях с помощью ОКТ трудно дифференцировать некроз, рак, и рубцовые изменения. В то же время при многих видах патологий нарушению структурности предшествуют биохимические и

Начальные морфологические изменения. Информация об этих изменениях может быть получена при флуоресцентной диагностике, методом флюоресцентной спектроскопии (ФС), которая основана на различии спектральных характеристик патологических зон и здоровых участков биоткани.

Таким образом, совместное использование этих методов повышает диагностическую точность выявления патологических изменений в биотканях при различной патологии.

Комплексное исследование (ОКТ+ФС) выполнено у 180 больных с НЯК.

Мужчин было – 76, женщин – 104. Больные были в возрасте от 14 до 86 лет. Длительность анамнеза заболевания колебалась от 1 года до 15 лет.

Больные находились на стационарном лечении в отделениях гастроэнтерологии и абдоминальной хирургии ГБУЗ МОНИКИ им. М.Ф. Владимирского. Исследования проводили при поступлении больного в клинику (в фазу активного воспаления). Результаты оптической диагностики во всех наблюдениях сопоставляли с данными эндоскопических исследований, патоморфологического исследования биоптатов слизистой оболочки толстой кишки.

Для получения изображений использовано ОКТ-устройство, разработанное в Институте прикладной физики (ИПФ) РАН. Устройство переносное и компактное.

Данное ОКТ-устройство использует низкоинтенсивное когерентное излучение (лазерное излучение) с длиной волны 1280 нм и мощностью излучения 1,5 мВт на образце. Эта мощность ниже ANSI – стандарта для безопасной световой экспозиции. Имеет разрешение 15мкм. Глубина изображения составляет 3-4 мм. Время получения изображения с числом элементов 200 на 200 занимает 1,5 сек.

Для измерения и анализа флуоресценции биологических тканей используется лазерная электронно-спектральная установка ЛЭСА-01-БИОСПЕК (ЗАО ≪БИО-СПЕК≫, Москва) [25]. Она представляет собой компактную лазерную диагностическую медицинскую систему, которая позволяет регистрировать спектр диффузного отражения и вынужденной флуоресценции в оптическом диапазоне длин волн 400 до 850 нм. с минимальным интервалом времени 0,5 сек. В своей работе мы использовали зеленый лазер в диапазоне длины волны (возбуждение (Iл) 532 нм – зеленый свет.

Исследование проводилось с использованием разработанного световода (патент на изобретение № 2348342 опубликовано 10.03.2009 г бюл № 7). Для получения критериев патологии необходимо проведение калибровки по интенсивности флуоресценции, поскольку величина амплитуды именно флуоресцентной составляющей определяет наличие или отсутствие патологии. С этой целью использовалась устройство для амплитудной калибровки.

Спектральные кривые распределения интенсивности отраженного лазерного излучения и излучения флуоресценции, полученные в процессе исследования, дают возможность количественно рассчитать коэффициенты отражения как лазерного, так и флуоресцентного излучения. Эти коэффициенты сравниваются для патологически измененной и интактной областей.

Колоноскопия выполняется по стандартной методике. При колоноскопии обращали внимание на все участки слизистой оболочки: оценивался цвет, влажность, локализацию очага поражения.

Комплексная оптическая диагностики (ОКТ + ФС) не требует обезболивания. Все измерения проводились в режиме реального времени. Вначале проводится исследование неизменённой слизистой оболочки толстой кишки, далее последовательно изучаются патологические участки. Оптический образ неизмененной слизистой толстой кишки является эталоном для сравнения при оптическом исследовании патологии. Оптическая граница определялась по данным ОКТ как место перехода бесструктурных образов в структурированные.

Оптической флуоресцентной границей патологической зоны считалось место резкого падения интенсивности флуоресцентного сигнала до значений, характерных для здоровой ткани.

После нахождения патологического процесса волоконно-оптический кабель (ВОК) спектроанализатора или оптический ОКТ попеременно располагают в биопсийном канале эндоскопа и под визуальным контролем подводят к слизистой оболочке, исследуемой патологической поверхности до контакта с ней. При этом исследование эндогенной флуоресценции осуществляют, используя только лазерный свет, при выключенном эндоскопическом источнике света (галогеновая лампа осветителя), чтобы избежать его влияния на флуоресценцию. Оптические измерения проводят в центре патологического процесса, в области его края, особенно в зоне изменений его слизистой оболочки (гиперемия, эрозия, изъязвление и т.д.), и интактной слизистой оболочки на расстоянии 1-5 см.

Из точек сканирования/флуоресценции по клиническим показаниям выполняется прицельная биопсия.

Эффективность комплексной диагностики определяли на основании сравнения оптических данных с результатами плановых гистологических исследований биопсийного и операционного материалов. По результатам обследования ОКТ-изображения при НЯК патологические состояния слизистой оболочки толстой кишки характеризуются следующими признаками.

При НЯК ограниченном поражении эндоскопически отмечаются: резко ограниченные очаги поражения слизистой (слизистая гиперемирована, отёчна, сосудистый рисунок деформирован или не визуализируется. Возможно наличие эрозивных и язвенных дефектов, псевдополипоза.

Слизистая контактно кровоточива, а при тяжёлых степенях поражения отмечается и спонтанная кровоточивость).

ОКТ- признаки: изображение слоистое, дифференцируются три горизонтально ориентированных слоя;

нижний слой ярче верхнего; граница между слоями контрастная, ровная и непрерывная; верхняя граница изображения ровная; верхний слой неоднородный, соответствует многослойному плоскому эпителию; яркость выше, чем в норме; высота увеличена по сравнению с нормой; нижний слой неоднородный, высокой яркости, соответствует соединительнотканной строме; в некоторых случаях можно визуализировать линейные структуры низкой яркости с контрастными границами, соответствующие накоплению в строме межтканевой жидкости (отёку); глубина информативного изображения в большинстве областей более 1,5 мм.

При эндоскопической биоспектрофотометрии изменений слизистой оболочки характерных для обострения НЯК установлено, что спектры аутофлуоресценции при НЯК имели отличие от спектров интактной слизистой. В среднем коэффициент флуоресцентной контрастности измененной слизистой толстой кишки при НЯК составил Кf 1 - 0,93 ± 0,07(р<0,05), Кf 2 - 1,02 ± 0,06, Кf 3 - 0,83 ± 0,07(р<0,05), интактной слизистой Кf 1 – 1,2 ± 0,1, Кf 2 - 1,1 ± 0,06, Кf 3 - 0,57± 0,07. При этом имело место достоверное отличие Кf 1 и Кf 3 от интактной слизистой оболочки.

При тотальном поражении кишки при НЯК визуально наблюдается диффузное поражения слизистой (слизистая гиперемированая, отёчна, сосудистый рисунок деформирован или не визуализируется. Возможно наличие эрозивных и язвенных дефектов, псевдополипов. Слизистая контактно кровоточива, а при тяжёлых степенях поражения отмечается и спонтанная кровоточивость).

ОКТ-изображение характеризуется следующими признаками: изображение слоистое: визуализируются три горизонтально ориентированных слоя — между обычными для ОКТ двумя слоями образуется неоднородный слабо рассеивающий (тёмный) слой. Первый слой имеет неровный контур (c небольшими выступами и углублениями) и увеличивается в размерах более чем вдвое за счет воспалительной инфильтрации. Отмечается снижение четкости границы между первым и вторым слоем за счет деформации и фрагментации собственной мышечной пластинки слизистой оболочки. Интенсивность оптического сигнала второго слоя снижается, а его толщина увеличивается и приобретает неоднородную структуру. Увеличиваются количество и просветы капилляров в подслизистом слое.

Эндоскопическая биоспектрофотометрия изменений слизистой оболочки при тотальном поражении тяжелом течении НЯК показала, что спектры аутофлуоресценции отличались от спектров измененной и интактной слизистой оболочки при не тотальном поражении. При этом, в среднем, коэффициент флуоресцентной контрастности измененной слизистой толстой кишки при тяжелом поражении составил Кf 1 - 0,63 ± 0,05, Кf 2 – 0,83 ± 0,04, Кf 3 - 0,79 ± 0,06 , и достоверно отличался от измененной и интактной слизистой при нетотальном течении НЯК.

Результаты исследования свидетельствуют о снижении показателя по мере нарастания степени и объема поражения слизистой при НЯК.

Метод ОКТ позволяет выявлять структурные изменения тканей, связанные с такими патологическими процессами, как воспаление, опухоли и опухолеподобные образования. Изучение биохимических процессов, происходящих в биотканях при развитии патологического процесса, возможно с использованием флуоресцентной спектроскопии. Совместное применение ОКТ и лазерно-индуцированной флуоресценции позволяет получить комплексную информацию как о структурных, так и о биохимических изменениях, что делает оптические методы диагностики более информативными.