Методика проведения виртуальной колоноскопии. Современный подход

В последние годы отмечается широкое внедрение мультиспиральной компьютерной томографии (МСКТ) для исследования различных органов и систем [1]. Одной из новых методик исследования с помощью МСКТ толстой кишки является виртуальная колоноскопия (ВКС), позволяющая получать трехмерные изображения толстой кишки с возможностью осмотра поверхности слизистой оболочки кишки в различных вариантах. В России ВКС применяется только эпизодически, и в научной литературе имеются лишь единичные публикации по данной методике [2]. За рубежом ВКС достаточно широко используется, даже для проведения скрининговых обследований для выявления патологии толстой кишки [3].

ВКС — рентгенологический метод исследования толстой кишки, который осуществляется с помощью мультиспирального компьютерного томографа (КТ) и соответствующего программного обеспечения, позволяющего выполнить различные плоскостные и объемные изображения просвета кишки.

Наибольшее значение данная методика имеет в диагностике новообразований толстой кишки, аномалий развития, дивертикулов и воспалительных поражений толстой кишки. Приоритетное направление — выявление неопластических изменений толстой кишки в связи с высокими показателями заболеваемости раком толстой кишки как в России (3—4-е место в структуре онкологических заболеваний), так и в мире (2—3-е место в структуре смертности от онкологических заболеваний) [4].

Развитие колоректального рака возможно предупредить путем своевременного выявления и удаления полипов. Выбор методов обследования для программы скрининга колоректального рака предполагает не только убедительные показатели достоверности результатов, но и доверие к методу у пациентов, их расположение к подготовке и проведению исследования [5].

Технические требования к проведению ВКС

По данным M. Prokop, M. Galanski [1], для выполнения ВКС необходимо провести сканирование тонкими срезами толщиной 1—1,5 мм с перекрытием 50%. Получение таких срезов с помощью односрезового КТ затруднительно в связи с высокой лучевой нагрузкой и длительным периодом сканирования. Поэтому предпочтительно использовать мультиспиральные КТ, что позволяет уменьшить продолжительность исследования и соответственно снизить риск появления артефактов от дыхания, перистальтики и движения, уменьшить лучевую нагрузку.

Мы используем 6-срезовый КТ Brilliance Philips со следующими параметрами сканирования: толщина среза 1,5 мм, перекрытие 0,75 мм, питч 0,9, коллимация 6×0,75. Напряжение на трубке и сила тока подбираются индивидуально в зависимости от комплекции пациента (от 50 до 200 мАс и от 80 до 150 кВ). Длина сканирования и поле обзора (Field of View, FOV) определяются также индивидуально в зависимости от физических параметров пациента.

Компьютерная система КТ для удобства использования должна быть обеспечена интерфейсом на базе платформы Windows XP. Необходимо наличие двухконсольной технологии управления сканирования и постобработки, оборудованной цветными плоскоэкранными безбликовыми мониторами с диагональю не менее 48 см и матрицей не менее 1280×1024. Общая оперативная память компьютерной системы должна составлять не менее 4 Гб, а временная память хранения изображений — не менее 146 Гб. Сетевой интерфейс между рабочей станцией и «читающей» рабочей станцией КТ должен быть одинаковым, передача данных быстрой и автоматической, без потери информации. Сетевой кабель рекомендуется категории 5 UTP со скоростью 100 мВ/с [6]. Скорость может быть и другой в зависимости от мощности техники.

Для получения объемного изображения необходимо наличие быстродействующей рабочей станции и соответствующего специализированного программного обеспечения. Для получения слепка поверхности слизистой оболочки толстой кишки устанавливаются следующие параметры: ширина окна 1200 HU (Haunsfield Units, единиц Хаунсфилда), уровень окна 300 HU, порог затененности >–500 HU, диапазон от –900 HU до 300 HU, интерфейс: мягкие ткани/воздух [1].

Программа Virtual Colonoscopy самостоятельно устанавливает параметры окна, формирует трехмерные изображения и производит расчет центральной линии (пути следования виртуальной камеры).

Для возможности копирования информации на съемный носитель желательно наличие возможности экспорта данных через USB-порт.

Необходимо также DICOM-сопряжение с опциями DICOM Send/Receive, DICOM Query/Retrive, DICOM Storage, DICOM Basic Print для интеграции рабочей станции КТ в общебольничную сеть и возможностью передачи, обработки, архивирования диагностических изображений, а также дистанционной печати.

Для хранения и архивирования полученных данных используются различные варианты: общебольничная база данных пациентов типа PACS (Picture Archiving and Communication Systems, система связи и архивирования изображений) с хранением информации на жестких дисках большого объема, а также возможно применение для хранения информации оптических дисков CD-R. В нашей практике используются CD-R диски объемом 700 мВ, что достаточно для записи исследования одного пациента.

Подготовка кишечника

По данным зарубежной литературы [6, 7], для получения адекватной визуализации при ВКС необходимо проводить предварительное очищение кишки. При хорошей подготовке кишечника чувствительность ВКС в выявлении полипов всех размеров увеличивается [2]. Полипы и раковые опухоли могут скрываться под резидуальным содержимым. Остатки твердого стула, особенно гомогенной структуры, прилежащие к стенке, также можно принять за полиповидное образование. Очищение кишечника для ВКС сходно с таковым при подготовке к ирриго- и фиброколоноскопии.

Стандартный способ — комбинированная очистка кишечника, включающая бесшлаковую жидкую диету, прием слабительных средств и выполнение очистительных клизм.

Бесшлаковую диету как элемент подготовки назначают за 2—3 дня до начала активной механической очистки толстой кишки. Диета исключает прием пищи, содержащей растительную клетчатку и другие плохо перевариваемые продукты (фрукты, овощи, хлеб, картофель, крупы). Рацион включает нежирные бульоны, мясной фарш, вареные яйца, нежирный кефир или йогурт. С целью профилактики гиповолемии прием жидкости не ограничивается, разрешаются чай, апельсиновый сок, минеральная вода.

В традиционных схемах подготовки используются слабительные средства стимулирующего или осмотически активного типа.

Из группы препаратов стимулирующего типа для очистительной подготовки кишечника в клинической практике обычно применяются производные дифенилметилена (бисакодил) и касторовое масло.

Бисакодил оказывает слабительное действие за счет активизации процесса секреции жидкости и слизи, ускорения и усиления перистальтики толстой кишки. Дозировка препарата составляет 4—6 таблеток (0,005 г каждая). Слабительный эффект развивается через несколько часов после приема препарата.

Анализ результатов подготовки к исследованию показывает, что терапевтические дозы каждого из перечисленных препаратов не всегда гарантируют качественную очистку толстой кишки. Так, при их использовании в 45—55% случаев в правой половине толстой кишки обнаруживается жидкость с примесью каловых масс.

Увеличение дозы слабительного улучшает эффект подготовки, однако вызывает резкие спастические боли по типу кишечной колики, значительно усиливает секрецию жидкости и электролитов (гиповолемия, гипокалиемия), что плохо переносится пациентами. В связи с этим бисакодил применяется в основном только для местной подготовки дистальных отделов толстой кишки (прямая, сигмовидная, нисходящая кишка). Кроме того, препараты нельзя использовать при клинических симптомах непроходимости кишечника, болях в животе неясного происхождения, нарушениях калиевого обмена, а также при желудочно-кишечных кровотечениях.

Касторовое масло, или масло клещевины, при приеме внутрь в тонкой кишке под воздействием липазы расщепляется с образованием рицинолевой кислоты. Она оказывает преимущественное влияние на моторику тонкой кишки, вызывая раздражение рецепторов и рефлекторное усиление ее перистальтики. Наряду с этим активизируются процессы секреции жидкости и электролитов в просвет кишечника, что увеличивает количество воды в стуле до 90%. Благодаря этим механизмам обеспечивается ускоренный транзит кишечного содержимого. Общепринятая дозировка составляет 1 г касторового масла на 1 кг массы тела. Слабительный эффект при нормальной функции поджелудочной железы обычно наступает через 4—6 ч от момента его приема.

Увеличение дозировки препарата до 70 мл и более в большинстве случаев вызывает значительные расстройства водно-электролитного баланса организма. Касторовое масло плохо переносится больными с патологией печени и поджелудочной железы. Его использование в этих случаях может вызвать обострение хронического панкреатита или гепатита. При недостаточности секреторной функции поджелудочной железы препарат, большая часть которого выводится из организма в неизмененном виде, вообще не оказывает желаемого слабительного эффекта.

Большинство препаратов осмотически активного типа являются солями, хорошо растворимыми в воде. Наиболее часто применяются сульфат магнезии, сульфат натрия, карловарская соль. Солевые слабительные, повышая осмотическое давление химуса, вызывают увеличение объема кишечного содержимого и его разжижение за счет снижения абсорбции жидкости и электролитов. Препараты этого типа, механически раздражая рецепторы тонкой и толстой кишки, также активно усиливают перистальтику и увеличивают скорость транзита каловых масс.

Средняя дозировка составляет 125—200 мл 15—25% водного раствора соли. Слабительный эффект наступает через 4—6 ч после приема препарата.

Анализ результатов подготовки при помощи солевых слабительных показывает, что эффективное очищение толстой кишки отмечается у 30—35% больных. В остальных случаях в просвете кишки остается большое количество жидкости.

Кроме того, следует учитывать, что использование осмотически активных препаратов имеет ряд ограничений:

— солевые слабительные, в состав которых входят ионы натрия и хлора, вызывают увеличение объема циркулирующей жидкости, в связи с чем их нельзя назначать больным с сердечно-сосудистой и почечной недостаточностью;

— соли магния как слабительное средство противопоказаны пациентам с хронической почечной недостаточностью, так как приводят к развитию гипокальциемии, в тяжелых случаях возможна тетания;

— сульфат магнезии и карловарская соль активизируют желчеотделение, усиливая сократительную функцию желчного пузыря, поэтому их нельзя использовать у больных с желчнокаменной болезнью;

— все слабительные этой группы, независимо от их химического состава, вызывают появление схваткообразных болей в животе, а также оказывают выраженное раздражающее действие на слизистую оболочку толстой кишки (полнокровие или усиление сосудистого рисунка).

К группе препаратов водорастворимых полимеров относится фортранс (Beaufor Ipsen). Данный препарат не всасывается эпителием кишечника и активно удерживает в просвете желудочно-кишечного тракта определенное количество воды. При этом препарат не вызывает выраженных расстройств водно-электролитного баланса и практически не влияет на объем циркулирующей крови. Препарат фортранс применяется из расчета 1 пакетик препарата на 20 кг массы тела пациента. Каждый пакетик необходимо растворить в 1 л воды. Литр раствора принимается на протяжении 1 ч по стакану каждые 15 мин. Начинать прием препарата следует не позже 14.00 в день перед исследованием.

Очистительные клизмы как завершающий этап подготовки ставят в день исследования утром (6—7 утра). Объем 1 клизмы для взрослых составляет около 1,5—2 л, для ребенка 6 лет — около 0,5 л воды комнатной температуры.

За 1 ч до исследования пациентам старше 5 лет рекомендуется принять препарат спазмолитического действия (например, дротаверин, но-шпа).

Во время подготовки пациент может продолжать прием лекарств, которые принимает обычно.

Для пациентов с сахарным диабетом необходима корректировка дозы сахарснижающих препаратов лечащим врачом на период подготовки и в день исследования.

Для определения возможностей опции клинсинг при виртуальной колоноскопии было проведено исследование у 60 пациентов в возрасте от 45 до 76 лет с контрастированием содержимого кишки. Среди них было 20 (40%) мужчин и 40 (60%) женщин. После проведения виртуальной колоноскопии 45 (75%) пациентам была выполнена эндоскопическая колоноскопия и 15 (25%) — хирургическое вмешательство. Все этические аспекты были соблюдены. Исследование выполняли у пациентов колопроктологического и гастротерапевтического отделений Областной клинической больницы. В группе пациентов из 45 человек в возрасте старше 50 лет исследование выполняли в качестве скринингового метода. Из них 20 пациентов получали в качестве контрастирующего препарата урографин, 20 — комбинацию препаратов сульфата бария и урографин, 5 — моноприем бария сульфата. При контрастировании содержимого кишки только препаратом бария сульфата 1 ст. ложку (15 г) бария сульфата разводили в 100 мл воды и давали внутрь пациенту во время приема пищи 4 раза в день перед исследованием и 1 раз утром в день исследования. В группе пациентов из 15 человек с клинической картиной частичной непроходимости кишки и состоявшегося желудочно-кишечного кровотечения исследование выполняли по неотложным показаниям с контрастированием содержимого кишки только урографином. При подготовке пациенты получали по 20 мл йодсодержащего контрастного препарата урографин в разведении на 100 мл воды 4 раза в день перед исследованием во время приема пищи и 1 раз утром в день исследования. Общие рекомендации при подготовке к исследованию были следующие: соблюдение питьевого режима (2—3 л жидкости в день) и специальной 2—3-дневной диеты, исключающей употребление продуктов, которые вызывают газообразование.

Введение газа в кишку

Исследование начинается с введения определенного количества воздуха, углекислого газа или смеси газов в толстую кишку [6, 7].

Традиционно для растяжения кишки используется атмосферный воздух [2]. Преимуществами введения воздуха являются его легкая доступность и финансовая экономичность. Однако в состав атмосферного воздуха входит азот, который плохо адсорбируется в кишке. Поэтому иногда пациент может испытывать резкую боль и проявления выраженного метеоризма в течение нескольких часов после процедуры.

При ряде диагностических манипуляций используется углекислый газ [2]. По данным ряда исследований [2], отмечается снижение дискомфорта пациентов при использовании СО₂, что связано с большей способностью углекислого газа проникать через липидную мембрану, большим парциальным градиентом давления по ходу кишечной стенки и легким спазмолитическим действием. Таким образом, СО₂ быстрее абсорбируется слизистой оболочкой кишки и выводится через легкие. Для проведения ВКС в среднем требуется введение около 4 л СО₂ [6]. Наш опыт также свидетельствует о лучшей переносимости пациентами введения СО₂ в толстую кишку.

Пациент размещается на столе аппарата, в прямую кишку вводят наконечник, смазанный вазелином (можно использовать гель, содержащий лидокаин, для уменьшения болевых ощущений), через который нагнетают воздух, СО₂ или смесь газов. Установка наконечника может осуществлять врач или рентгенолаборант в положении пациента на правом боку с согнутыми в коленях ногами. Для нагнетания газа в толстую кишку используют различные устройства. Самое простое — груша, соединенная с наконечником. Мы используем устройство для раздувания толстой кишки по типу аппарата Боброва, которое позволяет контролировать давление и объем вводимого газа [8, 9].

Инсуффляцию газа начинают в положении пациента на правом боку, что позволяет раздуть нисходящий и сигмовидный отделы, затем пациент поворачивается на спину. Обычно вводят 3 л газа под давлением, не превышающем 30 мм рт.ст. Инсуффляцию газа производят до предела терпения пациента (чувства наполнения в области живота и дискомфорта). После этого от пациента требуется лежать неподвижно и неглубоко дышать. Затем проводят предварительное сканирование (КТ-топограмма), по данным которого определяют степень растяжения кишки. При необходимости вводят дополнительный объем газа. После сканирования на спине пациент переворачивается на живот. Осуществляют дополнительное введение газа и производят сканирование в положении пациента на животе. Как отмечают большинство пациентов, неприятные ощущения от введенного газа достаточно быстро проходят. Дискомфорт в области живота исчезает в течение 10—30 мин после окончания процедуры. Общее время исследования составляет 5—10 мин.

Интерпретация ВКС

Интерпретацию полученных данных начинают с оценки слепка кишки [6] (рис. 1).

Рисунок 1. Виртуальная колоноскопия. Слепок просвета толстой кишки. Трехмерное изображение.

Оценивают форму, расположение, контур, гаустрацию, ширину просвета кишки на всем протяжении, качество подготовки к исследованию. На данном этапе возможно выявление аномалий развития, дивертикулов, признаков хронического воспаления, сужения просвета, недостаточность баугиниевой заслонки [7]. Проекция тканевых переходов отображает структуры интереса как затененные или как прозрачные [1]. Данное изображение может быть создано с помощью SSD (Superficiality Shadow Display, дисплей оттененных поверхностей) или VRT (Volume Rendering Transformation, объемное представление) с узким диапазоном КТ-чисел, который соответствует переходной зоне между содержимым просвета (воздух или контрастное средство) и окружающей тканью. SSD — реалистически выглядящее трехмерное изображение поверхностей интересующих структур. VRT — метод отображения, который обеспечивает прозрачность изображений и 3D-эффекты (рис. 2).

Рисунок 2. Виртуальная колоноскопия. Проекция тканевых переходов с использованием VRT. Трехмерное изображение толстой кишки.

Эта техника обработки информации создает, например, изображения, симулирующие ирригоскопию с двойным контрастированием [1]. В качестве альтернативы могут быть выбраны мультиплоскостные реконструкции тканевых переходов, позволяющие достигнуть сходных результатов.

Затем производят эндоскопический осмотр просвета кишки по ходу центральной линии [7]. Центральная линия определяется автоматически либо вручную. При эндоскопическом осмотре можно оценивать внутреннюю поверхность толстой кишки: характер складок, наличие объемных образований, сужений просвета, дивертикулов [7] (рис. 3).

Рисунок 3. Виртуальная колоноскопия. Эндоскопическое окно. Картина дивертикула сигмовидной кишки (стрелка).

На аксиальных срезах и мультиплоскостных реформациях (МПР) оценивают толщину стенки кишки и степень инвазии опухоли, состояние околокишечных тканей и внутрибрюшные лимфатические узлы [7] (рис. 4).

Рисунок 4. Результаты виртуальной колоноскопии у пациента с объемным образованием слепой кишки (стрелки). А — аксиальная проекция; Б — эндоскопическое окно; В — сагиттальная проекция; Г — коронарная проекция; Д — проекция тканевых переговоров с использованием VRT.

Программа виртуальной диссекции (filet) позволяет получить плоскостной обзор внутренней поверхности кишки путем выпрямления центральной оси кишки и выполнения виртуального продольного разреза [1] (рис. 5).

Рисунок 5. Виртуальная колоноскопия у пациента с объемным образованием слепой кишки (стрелка) Программа виртуальной диссекции (fi let) толстой кишки. Компьютерная программа автоматически отмечает уровень расположения образования от начала исследования (Distance: 79,6 см).

Прицельная VRT (объемное представление) позволяет детально анализировать подобъем интересующего объекта. Плавно перемещаемые объемные изображения тонкими срезами обеспечивают хороший обзор анатомических особенностей в сложных случаях и в условии пространственных искажений. Панорамный обзор создает эндоскопическую проекцию в направлении движения и в противоположном направлении, а также изображения боковых сторон толстой кишки, улучшает визуализацию между складками [1].

Для анализа исследований пациентов, которым виртуальная колоноскопия проводилась с контрастированием содержимого кишки, использовали программу клинсинг (cleansing — компьютерное очищение от контрастированного содержимого кишки). Альтернативным способом дифференциальной диагностики контрастированного содержимого от полипа является цветовое картирование. Различия в плотностных характеристиках отражаются изменением цвета. Все исследования дополняли проведением программы АОН — автоматического поиска участка, подозрительного на новообразование (CAD — computer aided detection).

При интерпретации результатов для сравнения режимов контрастирования содержимого кишки оценивали качество контрастирования. Оптимальным считалось контрастирование в случае, если все содержимое кишки имело гомогенную и одинаково высокую плотность. Это позволяло дифференцировать полиповидные образования в двухмерном режиме и провести адекватное электронное вычитание для интерпретации данных в трехмерном режиме. При контрастировании только бариевой взвесью определяется неоднородное контрастирование содержимого с участками значительно высокой плотности. Артефакты при контрастировании бариевой взвеси затрудняли визуализацию (рис. 6).

Рисунок 6. Результаты виртуальной колоноскопии у пациентки 62 лет. На КТ-топограмме (а) в толстой кишке определяются включения бариевой массы высокой плотности. На аксиальных сканах (б) — выраженные артефакты, затрудняющие интерпретацию.

При контрастировании только урографином плотность содержимого была достаточной для проведения клинсинга, но плотность контрастирования содержимого неравномерной. Кроме того, большинство пациентов при приеме урографина в монорежиме (100 мл) отметили слабительный эффект и сопутствующий дискомфорт. Наилучший результат контрастирования отмечен в группе подготовки урографином в сочетании с сульфатом бария. Получено гомогенное контрастирование с высоким уровнем плотности содержимого без артефактов изображения (рис. 7).

Рисунок 7. Результаты виртуальной колоноскопии (ВКС) у пациента 18 лет. В программе ВКС (до включения опции клинсинг) в просвете кишки на прицельной мультиплоскостной реконструкции (МПР) определяется гомогенно контрастированное содержимое (а). В программах эндоскопического окна (б) и fi let (в) — содержимое кишки определяет «слепую» зону — визуализация стенки невозможна. При интерпретации ВКС после включения опции клинсинг визуализируются все участки внутренней поверхности кишки (г — прицельная МПР; д — эндоскопическое окно).

Показания и противопоказания к ВКС

ВКС может проводиться как скрининговое исследование, а также как диагностическая методика; соответственно показания и противопоказания в каждом из этих вариантов будут различные.

Показания к проведению ВКС в качестве скринингового метода (первичного выявления новообразований толстой кишки) следующие [6]:

— возраст старше 50 лет;

— положительный результат теста на онкомаркеры;

— наличие скрытой крови в анализах кала;

— анемия неясного генеза;

— незавершенная (в полном объеме) эндоскопическая колоноскопия;

— принадлежность пациента к группе высокого риска (с отягощенной наследственностью).

Скрининговые методики для выявления колоректального рака необходимы в связи с общепризнанным мнением, что рак развивается из полипов, которые рассматриваются как предраковое заболевание [3]. Поэтому в современной онкологии на первый план выходит проблема выявления и лечения доброкачественных предраковых новообразований, особенно таких, которые в течение многих месяцев и лет могут протекать абсолютно бессимптомно и выявляются либо случайно, либо при скрининговом обследовании.

Диагностическая ВКС показана следующим группам пациентов [6]:

— с повторяющимися желудочно-кишечными кровотечениями;

— с изменением функций кишечника;

— с болями внизу живота;

— с подозрением на аномалию развития толстой кишки;

— с подозрением на воспалительные заболевания кишечника;

— с железодефицитной анемией;

— для осмотра престенотических участков, не доступных для оптической колоноскопии;

— для динамического наблюдения полипов.

Противопоказаниями к проведению ВКС являются [6]:

— острый живот;

— ранний послеоперационный период;

— токсический мегаколон;

— ущемленная грыжа толстой кишки;

— беременность и лактация;

— абсолютная клаустрофобия.

В нашей клинике в течение последних 3 лет методика ВКС активно внедряется в клиническую практику. За это время было проведено более 600 исследований, отработана методика проведения ВКС, получены патенты на устройства для раздувания толстой кишки [8, 9], изучены различные варианты постпроцессорной обработки изображений, проведены дозиметрические исследования. Показаниями к проведению ВКС являлись наличие жалоб на изменение нормального режима функционирования толстой кишки, положительного результата теста на онкомаркеры, наличие скрытой крови в анализах кала. Всего при ВКС выявлено 811 объемных образований у 445 (74%) из 600 обследованных. В 784 (96%) случаях образования были верифицированы как полипы, в 35 (3,5%) диагностирован колоректальный рак. Кроме оценки характера роста опухоли КТ-исследование позволило у 14 пациентов обнаружить увеличенные брыжеечные лимфатические узлы, а у 5 выявить метастазы в печени. Минимальный диаметр выявленного полипа при ВКС составлял 4 мм. Множественные полипы выявлены у 6 (1,5%) из 600 обследованных. Кроме объемных образований толстой кишки, у 382 пациентов из 600 обследованных при ВКС был диагностирован и ряд других изменений. Дивертикулы выявлены у 124 пациентов, долихосигма — у 278, долихоколон — у 174, послеоперационный стеноз — у 26, признаки хронического колита отмечались — у 320. В целом чувствительность ВКС в отношении выявления объемных образований по сравнению с эндоскопической колоноскопией составила 93%, специфичность 78%.

В заключение необходимо отметить, что ВКС является высокоинформативной и малоинвазивной методикой исследования толстой кишки, которая со временем найдет достойное место в диагностическом алгоритме исследований патологии толстой кишки.