Laser confocal endomicroscopy - the new method of early endoscopic diagnostics of structural changes of organs and organism tissues

В течение последнего десятилетия, по мере усовершенствования технологий и с появлением новых цифровых видеоэндоскопических систем узкоспектральной эндоскопии — Narrow Band Imaging (NBI), Fuji Intelligent Chromo Endoscopy (FICE), флюорисцентных эндоскопов, стало возможным не только осматривать слизистую оболочку, выявляя очаги воспаления и/или деструкции, но и визуально, с большой достоверностью, определять очаги возможных структурных изменений [1, 4, 5, 9, 11, 14]. Это позволило значительно упростить методику проведения уточняющих технологий, уменьшить травматизацию слизистой оболочки при заборе меньшего количества материала для морфологических исследований за счет большей наглядности измененных очагов слизистой [2, 6–8].

В 2004–2005 годах для эндоскопических обследований пациентов впервые в клинической практике начали применять лазерные конфокальные эндомикроскопы «Pentax» (Япония), и лазерные конфокальные системы «Cellvizio — miniprobe», производства «Mauna Kea Technologies» (Франция) [3, 21, 25].

Первые научные публикации, базирующиеся на результатах применения нового метода эндоскопической диагностики относятся к 2007–2009 гг., когда исследователями были представлены сведения о новой технологии, которая может быть наиболее эффективной для ранней диагностики при обследовании пациентов с заболева- ниями органов пищеварения, осуществлялись первые попытки классификации типов патологии, по результатам нового метода [17, 19, 35–38, 40].

Целью публикации является освещение новых диагностических возможностей эндоскопии в выявлении ранних структурных изменений в слизистой оболочке обследуемых органов в связи с применением конфокальных лазерных эндомикроскопических систем (КЛЭС); в англоязычной литературе – confocal laser endomicroscopy (CLE).

При эндоскопическом исследовании большое значение имеет детализация визуальной картины. Важное место в своевременной диагностике ранних структурных изменений занимает онконастороженность врача-исследователя. Использование функций увеличения, осмотр в узком спектре, применение различных видов хромоскопии повышает информативность исследования и способствует поиску даже незначительных изменений в слизистой оболочке [8].

С целью витального (прижизненного, in vivo) определения очагов воспаления и/или деструкции, а также очагов структурных изменений в слизистой оболочке обследуемых органов в различные временные промежутки, вплоть до настоящего времени при проведении эндоскопических обследований применяют химические красители [10, 12].

Наиболее широко распространены и хорошо себя зарекомендовали растворы Люголя, метиленового синего, конго-красного, индигокармина, которые с различной степенью активности и выраженности проникают в структуры слизистой оболочки при их инстилляции на ее поверхность. При этом происходит избирательное «накопление» красителей измененными тканевыми структурами. Это в равной степени относится как к опухолевидным образованиям на различных стадиях их развития и распространенности, при различной степени выраженности, так и к состояниям, называемым «ранними раками» и/или «предраковыми» изменениям слизистой оболочки. К последним относят, прежде всего, различного типа метаплазии и дисплазии эпителия. При нанесении на слизистую оболочку определенных красителей, происходит определенного типа «прокрашивание» очагов со структурными изменениями, характерное для того или иного патологического процесса.

Применение химических красителей при проведении эндоскопических обследований имеет свои положительные стороны, в связи с чем, по настоящее время в научномедицинской литературе много публикаций, в которых широко пропагандируется их использование.

Без сомнения, применение химических красителей при проведении эндоскопических обследований имеет массу достоинств, из которых главными являются простота, экономичность и относительно легкая доступность.

В последние годы созданы такие цифровые аналоги хромоскопии, как NBI, FICE, флюорисцентная эндоскопия, увеличительная эндоскопия [6–8, 12, 14]. Это способствовало повышению эффективности проводимых и все более широко распространяемых методов эндоскопической диагностики воспалительных, деструктивных и структурных изменений на самых ранних стадиях. Использование указанных методов электронной хромоскопии позволяет обнаруживать очаги изменения слизистой в процессе выполнения исследований, не удлиняя его времени, позволяя с высокой степенью вероятности предвидеть гистологический ответ [7, 16, 41]. Последнее обстоятельство является принципиальным отличием электронной от обычной химической хромоскопии.

Возникновение нового направления в эндоскопии – лазерной конфокальной эндомикроскопии открывает еще более широкие возможности в прицельной диагностике структурных изменений при проведении обследований, становящихся в последнее время все более скрининговыми [20].

Безусловно, внедрение новых технологий, как правило, «дорогое удовольствие», но способствует более эффективному и своевременному выявлению патологии на самых ранних стадиях ее развития. Это крайне важно и актуально для нас с той точки зрения, что выявляемость онкопатологии в нашей стране преимущественно на поздних стадиях, когда последующее лечение бывает уже несвоевременным и малоэффективным.

Методы

В настоящее время существует два вида оборудования для проведения конфокальной лазерной эндомикроскопии.

В одном случае речь идет о конфокальном эндоскопе производства PENTAX (Япония), в другом — о конфокальной видеоэндоскопической системе «Cellvizio-mini-probe» производства Mauna Kea Tech. (Франция).

• I.    Конфокальный эндоскоп PENTAX. Механизм сканирования. Одно стекловолокно используется для проецирования на образец микроскопического в диаметре лазерного луча. Лазер находится в отдельном блоке конфокальной эндомикроскопической системы (рис. 1).

Свет, излучаемый из точки фокусировки (обычно получаемый за счет флюоресценции), попадает обратно в тот же световод и направляется в детектор конфокального микроскопа. Свет, исходяший от других точек образца за пределами точки фокусировки, не попадает в световод из-за его узкой направленности и не регистрируется детектором, детектор «видит» только точку фокусировки. Таким образом происходит выбор области изображения

Рис. 1. Блок-схема системы

при помощи одноволоконного световода. Эта методика запатентована и именно она позволяет сделать такие миниатюрные конфокальные эндомикроскопы. Изображение создается при сканировании кончика световода под управлением компьютера, который собирает сигнал с детектора в матрицу изображения, отображает картинку на экран в реальном времени, пока микроскопический лазерный луч движется по образцу [3].

Z-управление – это управление глубиной расположения конфокальной плоскости сканирования ткани. Когда дистальный конец конфокального эндомикроскопа касается исследуемой ткани, оператор может управлять положением плоскости сканирования, приближая или удаляя её от объектива конфокального сканирующего микроскопа. Это достигается перемещением всего сканирующего механизма внутри дистального конца конфокального эндомикроскопа. За счет такого перемещения возможно изменение глубины сканирования на 250 микрон, или четверть миллиметра. Эндоскопист управляет глубиной рассматриваемой области при помощи специальной кнопки на корпусе эндоскопа. Важно, что при этом дистальный конец эндоскопа должен находиться в соприкосновении с тканями пациента. Все перемещения дистального конца при этом не вызывают сдвига картинки, а изменение давления дистального конца конфокального эндомикроскопа на ткани не изменяет глубины сканирования.

Конфокальный лазерный эндомикроскоп PENTAX — это обычный современный цифровой видеоэндоскоп, в конструкцию которого встроен микроскоп с разрешающей способностью Х 1000 (рис. 2).

• II.    Конфокальная видеоэндоскопическая система «Cellvizio-miniprobe», Mauna Kea Tech., Франция. Механизм сканирования. Видеоэндоскопическая система «Ce-llvizio» производства Mauna Kea Tech. (Франция) состоит из блока – источника лазерного излучения с частотой 488 – 600 нм, а также непосредственно «рабочей части» – световода (оптоволоконного датчика), рис. 3, 4.

Одно существенное техническое обстоятельство отличает данный аппарат от конфокального эндоскопа PENTAX – отсутствие эндоскопа, как такового. В комплект оборудования входит световолокно (датчик), который вводится в полость обследуемого органа через инструментальный канал эндоскопа. Последнее обстоятельство дает возможность применять данную установку в качестве приставки к любым типам и видам эндоскопической техники.

Как правило, конфокальные лазерные эндомикроскопы применяют в практической деятельности эндоскопических подразделений лечебно-профилактических учреждений для обследований проксимальных и дистальных отделов желудочно-кишечного тракта – гастроскопия и колоноскопия [13, 19, 26, 29, 32, 46]. Четко сформулированных и определенных показаний для данного вида обследований в настоящее время в нашей стране нет. Это обусловлено тем обстоятельством, что данный вид диагностики практически еще не имеет широкого распространения. Так, конфокальная эндомикроскопия

Рис. 2. Принцип устройства конфокального лазерного эндомикроскопа «PENTAX», Япония

Рис. 3. Блок – источник лазерного излучения

Рис. 4. Общий вид конфокальной видеоэндоскопической системы «Cellv-izio-miniprobe», Mauna Kea Tech

обоих видов в настоящее время в России применяется для обследования больных не более, чем в 3–5 клиниках Москвы и Санкт-Петербурга.

По данным литературы основными показаниями для поведения конфокальной лазерной эндомикроскопии являются: диагностика структурных изменений слизистой оболочки пищевода, желудка, двенадцатиперстной кишки, желчных протоков, толстой кишки на ранних стадиях, в том числе предраковые изменения — метаплазия и дисплазия, а также ранние раки [23, 29–32].

По данным отечественных и иностранных авторов, конфокальные эндомокроскопы PENTAX применяются исключительно для обследования проксимальных и дистальных отделов пищеварительного тракта [13, 26, 27]. Это обусловлено единственным техническим обстоятельством — конфокальные эндомокроскопы PENTAX выпускаются фирмой только в двух видах, на базе стандартных гастроскопов и колоноскопов. В этом имеется определенный смысл с точки зрения того, что гастрооскопия и колоноскопия – наиболее распространенные виды эндоскопической диагностики, которая наиболее востребована.

Распространенность второго типа конфокальной эндомикроскопии – «Cellvizio-miniprobe» более практически значима. Эту значимость обусловливает то обстоятельство, что минидатчик, который проводится через инструментальный канал эндоскопа любого диаметра, можно применять при проведении не только стандартных обследований, но и при проведении бронхоскопии, во время РХПГ, в том числе при обследовании желчевыводящих путей, подозрении на стриктуры холедоха, патологических изменений в главном панкреатическом протоке [22–24, 28, 33, 35, 45, 47, 48]. В литературе имеются сведения о применении системы «Cellvizio-miniprobe» во время лапароскопии для ранней диагностики распространенности онкологического процесса со стороны серозной оболочки органов брюшной полости, при проведении обследований ЛОР-органов, урологических обследованиях [3, 36, 39, 43]. Наряду с этим, преимуществом данного прибора является то, что система «Cellvizio-miniprobe» является первым и единственным флюоресцентным конфокальным эндоскопом. Эта система, в отличие от эндоскопа PENTAX дает возможность получать как отдельные снимки, так и динамические микроскопические видеозаписи любой ткани организма на клеточном уровне [15, 18, 42–46, 50].

Основополагающим моментом для адекватного проведения эндоскопической диагностики методом конфокальной лазерной эндомикроскопии с применением системы «Cellvizio-miniprobe» является сочетанное применение современных «уточняющих» технологий, прежде всего, – NBI или FICE [19, 34]. При этом следует особо подчеркнуть то обстоятельство, что до настоящего времени в отечественной и мировой специальной медицинской литературе четко не определены и не описаны критерии оценки визуальной картины при применении технологии FICE для диагностики структурных изменений в слизи- стой оболочке обследуемых органов. Следовательно, наиболее клинически и прогностически значимым является использование конфокальной эндомикроскопии методом минипроб в сочетании с NBI. В этом случае конфокальная система позволит практически со 100-процентной вероятностью определить место для забора материала для последующего морфологического исследования [49, 51].

Исходя из всего вышеизложенного, можно сделать следующие выводы:

• 1.    Метод лазерной конфокальной эндомокроскопии, являясь в настоящее время одним из самых передовых в мире для ранней диагностики структурных изменений, в нашей стране в настоящее время находится на начальном этапе развития.

• 2.    В отечественной литературе не описана методика применения, не определены и четко не сформулированы показания или противопоказания к проведению данного вида обследовании, нет единой классификации, систематизирующей эндоскопическую и морфологическую картину.

• 3.    Система конфокальной лазерной эндомикроскопии «Cellvizio-miniprobe» дает возможность внедрения нового метода диагностики не только при проведении стандартных эндоскопических обследований, но и при выполнении более сложных, в том числе хирургических эндоскопических вмешательствах, в урологии, гинекологии, других областях медицины.

Таким образом, применение конфокальной лазерной эндоскопии методом «минипроб», сочетающей в себе достоинства обычной видеоэндоскопии, микроскопии и флюоресценции является новым, актуальным, крайне важным и перспективным направлением развития современной медицины. Сочетание конфокальной лазерной эндоскопии представленным способом «минипроб» с методами цифровой виртуальной хромоэндоскопии, прежде всего, – NBI, значительно расширяют диагностические и прогностические возможности в выявлении неопластических поражений различной локализации на самых ранних стадиях, представляя возможность визуализировать структурные изменения на клеточном уровне непосредственно в ходе исследования.