Язва желудка в сочетании с кишечной метаплазией: объективная визуализация

Рыжков В.Л., врач-эндоскопист,

Митракова Н.Н., зав. эндоскопическим отделением, д.м.н.,

Фурина Р.Р., врач-эндоскопист,

Голодюк Е.Н., врач-эндоскопист,

Юрьева С.Н., врач-эндоскопист

ГБУ РМЭ Республиканская клиническая больница

г. Йошкар-Ола

При неблагоприятном течении язвенной болезни, ассоциированной с Helicobacter pylori (Hp) и активном воспалительном процессе в слизистой оболочке желудка под влиянием факторов окружающей среды, вредных привычек, генетической предрасположенности усиливаются процессы пролиферации, что ведет к развитию и прогрессированию предраковых изменений в эпителии желудка. По данным ряда исследований, повреждения клеток слизистой оболочки желудка, вызывающих метапластические, диспластические изменения в эпителии желудка, связаны с аутоиммунной агрессией, индуцированной Нр. В зонах кишечной метаплазии и железистом эпителии слизистой оболочки желудка с признаками дисплазии выявляют кишечные антигены. Таким образом, ученые полагают, что трофические расстройства и диспластические изменения эпителия желудка сопровождаются антигенной перестройкой по кишечному типу, поэтому у больных язвенной болезни, ассоциированной с Hp, нередко выявляются данные патоморфологические нарушения на фоне кишечной метаплазии.

В отделении эндоскопии Республиканской клинической больницы выполняется ежегодно от 5500 до 6000 диагностических эзофагогастродуаденоскопий, в 450–530 случаях производится забор биопсийного материала.

Кишечная метаплазия в нашем отделении гистологически выявляется при различных патологических состояниях. К примеру, из всего количества исследуемых пациентов за один 2013 год метаплазия выявлялась при различных видах гастритов — в 135 случаях (74%), подавляющем количестве случаев на фоне атрофического гастрита и при наличии желчного дуодено-гастрального рефлюкса. В меньшей степени при эрозивных, эритематозных и других гастритах. При биопсии полипов желудка гистологическое заключение кишечной метаплазии установлено в 15 случаях (8%). При биопсии с краев язв желудка в 28 случаях (15 %). И при раке желудка в ряде биоптатов в 5 случаях (3%).

Полученные данные говорят о том, что зачастую результаты биопсий с краев язв желудка свидетельствуют о наличии кишечной метаплазии слизистой в зоне перифокального воспаления.

Раннее выявление желудочных предраковых изменений, в особенности, метаплазии и дисплазии слизистой желудка, может реально способствовать предотвращению развития рака желудка или его диагностике на ранних стадиях развития. Следовательно, критически важно наличие достоверных методов диагностики изменений слизистой оболочки желудка.

Стандартная диагностика предраковых изменений основана на эндоскопии и морфологическом исследовании биопсийного материала. Затруднения диагностики связаны со сложностью визуализации очагов предраковых изменений при воспалительном процессе в слизистой оболочке желудка. Зачастую сложно провести «прицельный» забор биопсийного материала. Однако, новое поколение эндоскопов позволяет использовать узкоспектральную (NBI) технологию визуализации сосудистой структуры ткани, «проявляющая» на поверхности слизистой оболочки кровеносные суды и другие тканевые структуры.

Вся получаемая видео-информация во время эндоскопического исследования интерпретируется врачом согласно общепринятыми эндоскопическими критериями выявления предраковых изменений. При таком подходе имеется фактор субъективного восприятия и интерпретации информации исследователем, как следствие сохраняется риск ошибки в диагностике предковых изменений. В связи с этим, необходимо разработать новый метод достоверной интерпретации получаемых узкоспектральных изображений.

Материалы и методы

Проводимая работа базировались на обработке изображений желудка у пациентов эндоскопического отделения Республиканской клинической больницы г. Йошкар-Олы. Изображения были получены при помощи видеоэндоскопической системы EVIS EXERA II СV 180 (производитель «Olympus», Япония), оснащённой NBI технологией с функцией HDTV и структурной детализацией. Основу проведенного исследования составляют результаты эндоскопического исследования пациентов с метапластическими изменениями слизистой желудка.

Зоны кишечной метаплазии на NBIизображениях, как правило, имеют цвет, приближенный к серо-зеленому, в то время как нормальная слизистая без патологии характеризуется более розовым тоном.

Каждое изображение соответствовало множеству U, элементами которого являются пиксели u. Изображение было задано в пространстве цветов RGB, т.е. цвет каждого пикселя определялся смешением красного, зеленого и синего цветов, взятых с определенным коэффициентом яркости, который, в свою очередь, был задан в диапазоне от 0 до 255. Таким образом, каждый пиксель можно представить в виде вектора {uR, uG, uB}, координатами которого будут значения яркости его цветовых компонент. Множество U представляет собой массив точек (вершин векторов каждого пикселя), который формирует точечное поле в декартовом пространстве RGB. Соответственно, зоны кишечной метаплазии и слизистой без таковой характеризуются своими точечными полями. Для проведения исследования врачом-специалистом на эндоскопических снимках были выделены такие зоны. По этим данным были получены соответствующие точечные поля, цветовые характеристики элементов, изображения которых содержат достаточную информацию для классификации этих элементов. Таким образом, создание автоматизированной системы диагностики предраковых состояний основывается на дифференциации пикселов эндоскопического снимка по параметрам их светимости.

Алгоритм классификации
тканей эпителия желудка Врач-эксперт выделяет на изображении ряд участков, соответствующих ткани без патологических изменений. На основе этих данных формируется обучающая выборка значений светимости пикселей, необходимая для построения математической модели ткани желудка без метаплазии. По аналогии с этим, на основании решения врача формируется математическая модель ткани с наличием метаплазии.

Построенный классификатор позволяет отнести все пиксели изображения к тому или иному классу. Для повышения диагностической значимости такой информации на её основе синтезируется новое изображение в псевдоцветах, например, задав всем пикселям, отнесенным к патологии зеленый цвет, а пикселям не изменённой ткани — красный.

Экспериментальная проверка работы описанного выше классификатора показала, что форма участка ткани, признанной классификатором патологией, хорошо совпадает с формой визуально определяемого участка, выделенной по цвету на узкоспектральном эндоскопическом изображении. При этом величина достаточной статистики в виде отношения правдоподобия для пикселей здоровой и пораженной тканей на поверхности желудка на восемь и более порядков больше единицы. Очевидно, что между этими участками значение достаточной статистики постепенно снижается до значения единицы при попадании на здоровый участок (с учетом ее вариабельности, вызванной случайными факторами). Состояние ткани в пределах данного пограничного слоя содержит необходимую информацию для количественного определения целого ряда важных для динамики канцерогенеза факторов, в первую очередь, следующих:

1. Диагностика малых по размеру очагов метаплазии эпителия желудка;
2. Определение границы патологического очага, характеризующегося с достаточно высокими значениями отношения правдоподобия;
3. Оценка динамики распространения метапластических изменений желудка при повторных исследованиях;
4. Определение оптимальных участков для биопсии и границ изменений слизистой при необходимости хирургического (эндоскопического) вмешательства.

Обсуждение и заключение

В работе представлен вариант создания автоматизированной системы определения метапластических изменений тканей слизистой оболочки желудка. Для решения поставленной задачи используется метод многомерного статистического анализа. На основании полученных после обработки эндоскопического изображения данных строится диагностическая карта желудка, что позволит объективизировать увиденную картину, определить наиболее опасные участки, требующие пристального внимания и гистологического исследования. Кроме того, учитывая тот факт, что степень распространенности кишечной метаплазии важен для прогноза развития неопластических изменений слизистой оболочки желудка, разработанный метод значительно облегчает установление площади поражения. Предложенный алгоритм показал высокую эффективность и достаточно прост в реализации.