Дифференциальная диагностика доброкачественных изменений и эпителиальных неоплазий желудка:
текущие результаты разработки информационно-аналитической модели поддержки принятия решений врача-эндоскописта
Бунцева О. А.
аспирант кафедры общей и специализированной хирургии ФФМ МГУ имени М. В. Ломоносова
Эрендженова К. Ю.
ассистент кафедры медицинской кибернетики и информатики МБФ РНИМУ имени Н. И. Пирогова
Раузина С. Е.
к. м. н., доцент кафедры медицинской кибернетики и информатики МБФ РНИМУ имени Н. И. Пирогова
Плахов Р. В.
к. м. н., доцент кафедры госпитальной хирургии № 2 РНИМУ имени Н. И. Пирогова
Федоров Е. Д.
д. м. н., профессор, главный научный сотрудник НИЛ хирургической гастроэнтерологии и эндоскопии РНИМУ имени Н. И. Пирогова
г. Москва
Современные видеоинформационные эндоскопические системы высокой четкости, которые постепенно вытесняют аппаратуру предыдущих поколений, позволяют прицельно рассмотреть микроархитектонику слизистой оболочки желудка — её ямочный рисунок и микрососудистую сеть. Анализ структурных изменений слизистой оболочки предоставляет эндоскописту дополнительные характеристики для проведения дифференциальной диагностики доброкачественных изменений и эпителиальных неоплазий желудка. Большое разнообразие этих признаков, сложности, возникающие при поиске и интерпретации специфических признаков поверхностных неоплазий желудка, особенно в поседневной клинической практике, обуславливают недостаточную полнообъёмность и точность эндоскопического исследования. Это указывает на актуальность автоматизации обработки эндоскопических изображений для дополнительной помощи специалисту. В данной работе была предпринята попытка построить решающее правило оценки типа очагового патологического поражения слизистой оболочки желудка с использованием вычислительных методов анализа. Данное правило может послужить основой для создания автоматизированной системы поддержки принятия решений (СППР), помогающей клиницисту в диагностике и выборе лечебной тактики.
Цель:
Определить возможности узкоспектральной эндоскопии высокого разрешения в дифференциальной диагностике эпителиальных неоплазий и доброкачественных изменений слизистой оболочки желудка, в том числе с помощью разработки информационно-аналитической модели поддержки принятия решения врача.
Материалы и методы:
В клинике с 10.2013 по 01.2015 гг. было проведено проспективное исследование, в которое последовательно вошли результаты обследования и лечения 92 пациентов со 100 поверхностными эпителиальными новообразованиями (ПЭН) или очаговыми поражениями слизистой оболочки желудка, подозрительными на ПЭН. Группа пациентов включала 63 (68,5 %) женщины и 29 (31,5 %) мужчин в возрасте от 24 до 87 лет (средний возраст 62,3 ± 13,6 лет). Размер поражений варьировался от 5 до 70 мм; пять (5 %) ПЭН располагались в кардиальной части желудка, сорок (40 %) — в теле; семь (7 %) — в области угла желудка и 48 (48 %) — в антральном отделе. Эндоскопические исследования проводилось с применением систем высокой четкости EVIS EXERA II и III (Olympus, Япония) и эндоскопов серии GIF H‑180, узкоспектрального режима (NBI), в части случаев дополнительно применялось исследование с увеличением до 115 раз (GIF Q‑160Z)и хромоскопия 0,2 % раствором индигокармина. В обязательном порядке проводилась морфологическая верификация гистологической структуры образований (прицельная биопсия, по показаниям — эндоскопическое удаление очагового образования желудка), на основании чего все случаи были разделены на 4 группы в соответствии с пересмотренной Венской классификацией желудочно-кишечных эпителиальных неоплазий: I группа — без неопластических изменений (воспаление, атрофия, кишечная метаплазия, язвы, эрозии, гиперпластические полипы), II группа — неоплазии легкой степени, III группа — неоплазии тяжелой степени и ранний рак, IV группа — инвазивный рак. Количество случаев в каждой группе составило 71, 12, 11 и 6 соответственно.
Для описания очаговых образований желудка был сформирован набор признаков с перечислением возможных характеристик каждого из них. Общие параметры: возраст, пол пациента, время от первичного выявления ПЭН, признаки рецидива, кровотечения из образования и хронической кровопотери, количество образований в желудке, предшествующая биопсия. При стандартном исследовании в белом свете определялись локализация, размер, макроскопический тип (по Парижской классификации 2002 г.), цвет, характер поверхности образования и наличие фибрина, изъязвления, консистенция, подвижность образования, изменения окружающей слизистой оболочки желудка. При прицельном осмотре в узкоспектральном режиме оценивались параметры ямочного и микрососудистого рисунка, включая общее описание: регулярный или нерегулярный, а также наличие демаркационной линии на границе с окружающей слизистой оболочкой (по аналогии с VS-классификацией профессора K. Yao 2009 г. для эндоскопии с увеличением) и частные относительные характеристики размера, формы, расположения структурных элементов.
Результаты:
С помощью точного критерия Фишера и критерия Крамера из 30 параметров, описывающих эпителиальные образования в желудке, были определены 13 наиболее информативных, статистически значимо разделяющих выделенные группы образований. Это размер очагового поражения (p=1х10–5), тип образования по Парижской классификации (p=3х10–3), фоновое изменение окружающей слизистой оболочки (p=3х10–2), характеристики ямочного рисунка (нерегулярность (p=4х10–7), четкость (p=1х10–5), размер (p=5х10–4) и контуры ямок (p=2х10–7), их взаимное расположение (p=1х10–3), характеристики сосудистого рисунка (нерегулярность (p=3х10–13), размер ямок (p=4х10–5), признаки неоангиогенеза (p=6х10–4)), относительное соотношение толщины желез (ямки эпителия) и капилляров в структуре образования (p=5х10–6), а также наличие четкой границы с окружающей слизистой (демаркационной линии) (p=3х10–4). Таким образом, наиболее значимыми для эндоскопической дифференциальной диагностики эпителиальных неоплазий желудка оказались параметры: 1) нерегулярность сосудистого рисунка, 2) нерегулярность ямочного рисунка, 3) неровность контуров желез, 4) относительное увеличение соотношения толщины желез (ямки эпителия) и капилляров в структуре образования.
Для прогнозирования гистологического типа поверхностных очаговых поражений в желудке было разработано решающее правило с использованием неоднородной последовательной диагностической процедуры Байеса. На определенных 13 наиболее информативных параметрах были получены вероятности распределения образований в каждую из 4‑х выделенных групп. Классифицируемая группа по данному правилу определялась наибольшей вероятностью. С использованием скользящего экзамена была получена следующая точность распределения ПЭН в каждую из групп: I группа — 95,8 % (95 % ДИ 89,2–100), II группа — 16,7 % (95 % ДИ 1,7–48,3), III группа — 90,9 % (95 % ДИ 58,3–100), IV группа — 100 % (95 % ДИ 60–100). Небольшой размер выборок 2, 3 и 4 групп определяет широкий доверительный интервал и соответственно низкую точность полученных данных (несмотря на высокие показатели частот распределения), что требует продолжения исследования и увеличения этих групп пациентов.
Однако при более общем разделении очаговых изменений в желудке на две крупные группы с использованием скользящего экзамена точность распределения оказалась достаточно высока и составила для неопухолевых образований — 95,8 % (95 % ДИ 89,2–100) и для неоплазий — 79,3 % (95 % ДИ 61,3–92,5). Это указывает на высокую точность выявленных эндоскопических параметров и разработанного решающего правила в принципиальной дифференцировке очаговых изменений в слизистой оболочке желудка на доброкачественные и неопластические (рис 1–4).
Многочисленность информативных параметров, установленных в настоящем исследовании, и сложность их корреляций с гистологическим типом ПЭН затрудняет их практическое применение врачом непосредственно в процессе исследования, а уменьшение параметров снижает точность распределения в группы. Для успешной и быстрой оценки этих параметров, а, возможно, и выявления новых признаков могут использоваться современные методы компьютерной обработки эндоскопических изображений и компьютерный анализ, использование которых планируется в дальнейшем1.
Выводы:
На основе результатов исследования создано эффективное решающее правило для принципиальной дифференциальной диагностики неоплазий и доброкачественных очаговых поражений слизистой оболочки желудка при эндоскопическом исследовании. Однако необходимы дальнейшие исследования для выявления высокоинформативных эндоскопических признаков различных групп неоплазий и разработки эффективной системы поддержки принятия решений врача-эндоскописта, в том числе и с применением компьютерного анализа.
1Работа проводилась в рамках проекта, выполняемого ООО «СИАМС», при поддержке Министерства образования и науки РФ (Соглашение о предоставлении субсидии от 27.06.2014 № 14.576.21.0018).
