Wstęp
Kamieniami milowymi w rozwoju technicznym endoskopii (nie tylko przewodu pokarmowego) było wprowadzenie światłowodów i fiberoskopów, a następnie użycie kamery elektronicznej (ang. charged-coupled-device – CCD) i wideoendoskopów, które powstały ponad 25 lat temu. Wszystkie nowości w dziedzinie endoskopii, które pojawiły się później, traktuje się jedynie jako udoskonalenia metody [1]. Zestawienie różnych nowych technik stosowanych w endoskopii ujęto w tab. I [1, 2]. W tab. II przedstawiono główne wskazania, w których stosuje się nowatorskie techniki obrazowania przewodu pokarmowego. Celem pracy jest omówienie najważniejszych doniesień, jakie ukazały się w 2006 r., dotyczących nowych technik endoskopowych, ale już o ugruntowanej pozycji w arsenale endoskopowym, oraz przedstawienie nowatorskich technik, będących na etapie badań eksperymentalnych u ludzi.
Uznane metody endoskopowe
Endoskopia wysokiej rozdzielczości
Standardowe wideoendoskopy wyposażone są w kamery o rozdzielczości 100–300 tys. pikseli. Przy zastosowaniu kamer o rozdzielczości obrazu 400 tys.–1 mln pikseli mówi się o endoskopii wysokiej rozdzielczości. Wszystkie endoskopy z funkcją powiększania obrazu (zoom) są jednocześnie urządzeniami o wysokiej rozdzielczości obrazu. Bergman [3] w pracy przeglądowej, dotyczącej diagnostyki i oceny zaawansowania (ang. staging) gruczolakoraka przełyku uznaje – za większością ekspertów – endoskopię wysokiej rozdzielczości (z powiększeniem obrazu lub bez) za metodę z wyboru w wykrywaniu wczesnej neoplazji w przełyku Barretta. Potwierdza się zasada, która mówi, że najpierw należy znaleźć podejrzane o neoplazję miejsca – najłatwiej zrobić to jak najprostszą technicznie metodą – a dopiero później dokładnie ocenić charakter patologii błony śluzowej z wykorzystaniem bardziej zaawansowanych metod obrazowania. Apel i wsp. dokonali porównania kolonoskopii wysokiej rozdzielczości z chromoendoskopią z indygokarminem w różnicowaniu małych (<5 mm) polipów na nowotworowe i nienowotworowe [4]. Ich wyniki odbiegają na niekorzyść od wcześniej prezentowanych (zwłaszcza niezadowalająca swoistość rzędu 61%, przy czułości 93% i ogólnej dokładności 81%). Zastosowanie barwienia indygokarminem tylko nieznacznie poprawiło ten wynik (dokładność 83%). W komentarzu do tego doniesienia Johanson [5] tłumaczy osiągnięte wyniki tym, że nie pochodzą one z ośrodka eksperckiego i mogą być reprezentatywne dla standardowej pracowni endoskopowej. Ponadto zauważa, że praca odzwierciedla codzienną praktykę, w której główny zysk diagnostyczny osiągany jest przede wszystkim dzięki zastosowaniu endoskopii wysokiej rozdzielczości, a nie chromoendoskopii. Barwienie całego jelita nie znajduje praktycznego zastosowania w rutynowej kolonoskopii [5].
Chromoendoskopia
W 2006 r. ukazały się w Gastrointestinal Endoscopy 2 artykuły redakcyjne (za i przeciw) na temat zastosowania chromoendoskopii w przełyku Barretta [6, 7]. Entuzjastka chromoendoskopii Canto z satysfakcją omawia doniesienie Hoffmana i wsp. [8] wykazujące, że zastosowanie chromoendoskopii z kwasem octowym i powiększeniem obrazu (115×) pozwala znamiennie częściej niż konwencjonalna endoskopia z biopsją kwadrantową wykryć metaplazję jelitową i to przy liczbie wycinków zredukowanej o ponad połowę [8]. Z kolei przeciwnik chromoendoskopii Conio zauważa, że rola chromoendoskopii z użyciem kwasu octowego w diagnostyce neoplazji w przełyku Barretta jest nadal niejasna [7]. Istotne są również uwagi dotyczące konieczności stosowania przez co najmniej 2 tyg. przed endoskopią inhibitora pompy protonowej u chorych podejrzewanych o chorobę refluksową przełyku, w celu wygojenia nadżerek, utrudniających ocenę przełyku w chromoendoskopii [7]. Conio podkreśla konieczność poświęcenia dłuższego czasu na ocenę okolicy połączenia przełykowo-żołądkowego (co niewątpliwie występuje podczas chromoendoskopii), a co najpewniej poprawiłoby jakość konwencjonalnej endoskopii, zwłaszcza obecnie, kiedy używa się coraz powszechniej endoskopii z wysoką rozdzielczością obrazu [7]. Hurlstone i wsp. [9] zaprezentowali zastosowanie kolonoskopii z barwieniem indygokarminem oraz powiększeniem obrazu w celu oceny zasięgu i aktywności wrzodziejącego zapalenia jelita grubego (WZJG). Wykazują wyraźnie lepszą korelację między taką oceną a wynikiem badania histopatologicznego niż zastosowanie konwencjonalnych kryteriów endoskopowych Barona. Istotniejsza wydaje się być jednak wcześniej opublikowana praca Hurlstone’a i wsp. na temat zastosowania chromoendoskopii z indygokarminem i powiększeniem obrazu w poszukiwaniu neoplazji u chorych z długotrwałym WZJG o dużym zasięgu [10]. Badanie to jednakże nierandomizowane i przeprowadzone tylko przez jednego endoskopistę potwierdza wcześniejsze sugestie [11, 12] dotyczące możliwości wykorzystania chromoendoskopii z powiększaniem obrazu w celu ograniczenia liczby biopsji do wykrycia neoplazji. Metoda ta umożliwia także wykrycie większej liczby ognisk neoplazji w porównaniu z konwencjonalną kolonoskopią i biopsją 4-kwadrantową, pobieraną co 10 cm [10].
Obrazowanie wąską wiązką
Obrazowanie wąską wiązką (ang. narrow band imaging – NBI) jest techniką uzyskiwania obrazu endoskopowego o wysokim kontraście powierzchni błony śluzowej oraz drobnych naczyń ściany przewodu pokarmowego. Ograniczenie spektrum światła oświetlającego błonę śluzową do 3 wąskich wiązek barwy niebieskiej, zielonej (szerokość 20 nm) i czerwonej (30 nm) powoduje ograniczenie penetracji promieni w głąb ściany przewodu pokarmowego, co pozwala na uzyskanie znacznie lepszego kontrastu obrazu. Pierwszy krok w zastosowaniu NBI w diagnostyce przełyku Barretta polegał na opisie typowego obrazu NBI przełyku, bez dysplazji i z ciężką dysplazją [13]. Nabłonkowi z wyspecjalizowaną metaplazją jelitową odpowiada kosmkowy lub przypominający zwoje mózgowe wygląd nabłonka albo płaska śluzówka (bez kosmków) z regularną siatką naczyń podśluzówkowych. Ciężka dysplazja i rak występują w miejscu nieregularnego obrazu śluzówki i/lub nieregularnego układu naczyń podśluzówkowych. Z tego samego ośrodka w Amsterdamie pochodzą kolejne doniesienia z 2006 r., porównujące ocenę przełyku Barretta w technice NBI z autofluorescencją (AFI) [14]. AFI powinna być traktowana jako metoda przesiewowa do wykrywania ognisk podejrzewanych o dysplazję w przełyku Baretta. W drugiej kolejności poleca się metodę NBI w celu dokładnej oceny wskazanych przez AFI miejsc [14]. Taka strategia wynika z wysokiej czułości, ale niezadowalającej swoistości AFI (dużo wyników fałszywie dodatnich) [14]. Połączenie technik AFI i NBI [14] do wykrywania ciężkiej dysplazji i wczesnego raka w przełyku Barretta znajduje się ciągle we wczesnym etapie rozwoju, jest skomplikowane, kosztowne i zbyt czasochłonne, aby mogło być polecane w codziennej praktyce. Nie może ono – jak na razie – zastąpić rutynowego pobierania wycinków zgodnie ze schematem z Seattle (4-kwadrantowa biopsja w odstępach co 1–2 cm) [2, 15]. Sharma i wsp. [16] również opisali obraz przełyku Barretta w NBI z dysplazją i bez. Wprowadzili prostszy system klasyfikacji obrazu NBI w przełyku Barretta i zwrócili uwagę na niewydolność tej metody w różnicowaniu śluzówki z dysplazją niskiego stopnia i bez dysplazji. Natomiast rozpoznanie dysplazji wysokiego stopnia na podstawie nieregularnego/zaburzonego wzoru śluzówki i naczyń podśluzówkowych w ocenie NBI charakteryzowało się czułością 100%, swoistością 99% i 95-procentową wartością predykcyjną wyniku dodatniego [16]. W tym samym numerze czasopisma Gastrointestinal Endoscopy [17] Sharma podsumowuje, że największą korzyścią zastosowania NBI jest uzyskanie porównywalnych z chromoendoskopią wyników bez użycia barwienia (kłopotliwszego od NBI). Zauważa jednak, że nadal oczekuje się na randomizowane studium przydatności NBI w przełyku Barretta. Su i wsp. donieśli o zastosowaniu NBI w różnicowaniu polipów jelita grubego na nowotworowe (gruczolaki) i nienowotworowe (polipy hiperplastyczne) [18]. W pracy porównują zastosowanie NBI z konwencjonalną kolonoskopią połączoną chromoendoskopią. W diagnostyce 110 zweryfikowanych histopatologicznie polipów stwierdzonych u 78 chorych, NBI osiągnęło identyczną jak chromoskopia wydolność diagnostyczną 93%, przewyższającą o 11% wydolność konwencjonalnej kolonoskopii [18]. Wydaje się, że ze względu na łatwość zastosowania, połączenie endoskopii wysokiej rozdzielczości z NBI będzie w najbliższej przyszłości najczęściej stosowane z nowych technik obrazowania.
Autofluorescencja
Istotne doniesienia z 2006 r. o zastosowaniu autofluorescencji (ang. autofluorescence imaging – AFI) w poszukiwaniu neoplazji w przełyku Barretta omówiono wcześniej, razem z NBI. Zauważalne są próby zastosowania AFI jako metody przesiewowej (zamiast endoskopii wysokiej rozdzielczości) w diagnostyce przełyku Barretta. Kara i wsp. z ośrodka w Amsterdamie wykazali, że dzięki udoskonalonemu AFI (prototyp firmy Olympus z udoskonalonym systemem AFI i wysoką rozdzielczością obrazu) można rozpoznać dysplazję wysokiego stopnia w przełyku Barretta u 30% więcej chorych, niż używając wyłącznie endoskopii wysokiej rozdzielczości [19]. Na obecnym etapie rozwoju AFI nie może być jednak używana jako jedyna metoda przesiewowa z powodu zbyt dużej liczby wyników fałszywie dodatnich [3].
Eksperymentalne metody endoskopowe
Laserowa endomikroskopia współogniskowa
Endomikroskopia współogniskowa (ang. confocal laser endomicroscopy – CLE) jest metodą dostarczającą lepszej rozdzielczości niż konwencjonalna mikroskopia, bowiem obrazy nie są zanieczyszczone przez światło rozproszone w innych niż badana płaszczyznach ogniskowania [20]. Światło lasera jest ogniskowane na pojedynczym punkcie i ta sama soczewka jest jednocześnie kondensorem i obiektywem dla odbitej wiązki światła. Występuje więc koincydencja oświetlonego punktu i punktu detekcji. Światło odbite w innym miejscu niż oceniany punkt nie jest analizowane. Systemy oświetlania i detekcji położone na tej samej płaszczyźnie ogniskowania nazywa się współogniskowymi. Odebrane sygnały z oświetlonego punktu są wychwytywane i mierzone. Obraz uzyskany w skali szarości jest więc optycznym cięciem reprezentującym pojedynczą zogniskowaną płaszczyznę w badanej tkance [21]. Obraz konstruuje się przez pomiar wychwytywanych przez detektor wiązek światła, powracających z kolejnych badanych punktów. Metoda ta pozwala na uzyskanie około 1000-krotnego powiększenia obrazu, przy polu widzenia o boku 500 µm, głębokości penetracji 250 µm i rozdzielczości 0,7 µm. Zastosowanie CLE w ocenie pierwszej warstwy komórek śluzówki jest możliwe po podaniu na jej powierzchnię chlorowodorku akryflawiny (znakowanie komórek powierzchownej warstwy łącznie z ich jądrami), natomiast podanie dożylne fluoresceinianu sodu umożliwia ocenę całej grubości śluzówki z jej warstwą podstawną i siatką naczyń krwionośnych (barwnik jest częściowo związany z albuminami, a w części jest wolny), penetrując do kapilar ściany przewodu pokarmowego, a następnie do poszczególnych komórek warstw ściany przewodu pokarmowego i przestrzeni pozakomórkowej [20]. W poprzednich latach ukazały się doniesienia o zastosowaniu CLE w przewlekłym zanikowym zapaleniu i raku żołądka oraz poszukiwaniu neoplazji w długotrwałym colitis ulcerosa. W 2006 r. grupa Kiesslicha opublikowała 2 badania nt. zastosowania CLE w poszukiwaniu neoplazji w przełyku Barretta [22] oraz w rozpoznawaniu kolagenowego zapalenia jelita grubego [23]. Doniesienie o zastosowaniu CLE w przełyku Barretta należy traktować jako badanie pilotażowe – dostarczyło ono opisu w obrazie w CLE typowego nabłonka walcowatego, metaplazji jelitowej oraz neoplazji [22]. W kolagenowym zapaleniu jelita grubego depozyty pogrubiałej warstwy kolagenu mogą być rozmieszczone nieregularnie w jelicie, a zastosowanie CLE pozwala na ich uwidocznienie i biopsję celowaną z tych miejsc [23].
Endocytoskopia
Endocytoskopia jest kolejną metodą analizy obrazu o znacznym powiększeniu. Obecne prototypy endocytoskopów pozwalają na uzyskanie powiększenia obrazu 450–1125 razy (pole widzenia o boku 120–400 µm, rozdzielczość 1,7–4,2 µm i głębokość penetracji 5–50 µm). Podczas badania konieczne jest barwienie błękitem metylenowym [24, 25]. Inoue i wsp. zaprezentowali wyniki wstępne zastosowania endocytoskopii w poszukiwaniu neoplazji u 29 chorych z różnymi chorobami przełyku [24]. Badania przeprowadzono prototypowym endoskopem, z wbudowanym systemem mikroskopowym, z maksymalnym powiększeniem 450 razy. Oceniano stopień atypii komórek nabłonka. Wartość predykcyjna wyniku dodatniego dla neoplazji wyniosła 94%, odsetek wyników fałszywie dodatnich 6%, a fałszywie ujemnych 17%. Ogółem uzyskano wydolność diagnostyczną 82% w różnicowaniu zmian nowotworowych i nienowotworowych. Z tego samego ośrodka w Yokohamie pochodziło doniesienie wstępne o zastosowaniu endocytoskopii w ocenie patologii jelita grubego [25]. Endocytoskopię wykonywano za pomocą 2 prototypowych sond mikroskopowych (powiększenie 450-krotne lub 1125-krotne) wprowadzanych przez kanał roboczy kolonoskopu. W razie niediagnostycznego obrazu komórek w powiększeniu 450-krotnym, stosowano drugi prototyp z większym powiększeniem. Ogólna trafność różnicowania zmian nienowotworowych i nowotworowych wyniosła 93%, z wartością współczynnika kappa 0,910 w zgodności oceny endocytoskopowej i histologicznej [25].
Spektroskopia elastycznego rozpraszania
Spektroskopia elastycznego rozpraszania (ang. elastic scattering spectroscopy – ESC) jest kolejną próbą biopsji optycznej. Metoda polega na wprowadzeniu przez kanał roboczy endoskopu specjalnej sondy i przytknięcie jej do podejrzanego miejsca. Oświetlając badaną okolicę światłem białym, rejestruje się następnie spektrum światła odbitego, którego wzór zależy od budowy jąder, mitochondriów i innych organelli komórkowych. Dhar i wsp. [26] zastosowali ESC do oceny zmian zapalnych, polipów nienowotworowych i nowotworowych oraz raka jelita grubego u 45 osób (oceniono łącznie 138 miejsc jelita grubego). Porównanie obrazów uzyskanych z poszczególnych zmian pozwoliło na opracowanie spektrów modelowych. W kolejnej fazie badania wykazano, że w ocenie śluzówki jelita grubego metoda pozwala na różnicowanie przewlekłego zapalenia i prawidłowej śluzówki z czułością 77% i swoistością 82%, dysplazji (w polipach) od śluzówki zapalnej z czułością 85% i swoistością 88%, polipów hiperplastycznych i gruczolakowych z czułością 84% i swoistością 84% oraz raka i gruczolaka z czułością 80% i swoistością 75% [26]. Porównania spektrów z badanych miejsc ze spektrami wzorcowymi dla danej patologii dokonano za pomocą zaawansowanych metod statystycznych (sieci neuronowe, linearna analiza dyskryminacyjna, drzewa decyzyjne). Spośród nich najlepsze wyniki dała analiza dyskryminacyjna [26].
Podsumowanie
Postęp technologiczny w endoskopii przewodu pokarmowego jest stale napędzany tym samym dążeniem – jak najtrafniejszego różnicowania zmian nowotworowych od prawidłowej tkanki i zmian zapalnych. Zastosowanie większości nowych technik obrazowania pozwala na ocenę jedynie niewielkich powierzchni. Ocena pod wielosetkrotnym powiększeniem dotyczy bowiem powierzchni mniejszych niż 1 mm2. Zastosowanie opisywanych technik obrazowania istotnie wydłuża czas badań. Strategia zastosowania większości nowych technik nadal opiera się na odnalezieniu przez endoskopistę podejrzanego miejsca podczas endoskopii konwencjonalnej, a dopiero później na zastosowaniu nowej techniki obrazowania na niewielkiej powierzchni błony śluzowej. Endoskopista powinien być świadomy, że nie ma drugiego tak ograniczonego obszaru błony sluzowej w przewodzie pokarmowym, jak połączenie przełykowo-żołądkowe i metaplazja Barretta, w którym tak często występuje rak [2]. Dlatego przełyk Barretta jest najczęstszym wskazaniem do zastosowania nowych technik obrazowania endoskopowego. Podkreślana przez ekspertów rosnąca rola endoskopii wysokiej rozdzielczości, stanowiącej nową jakość w endoskopii, i pozwalającej lepiej zidentyfikować podejrzane miejsca sugeruje, że przy zakupie nowego endoskopu do pracowni warto zastanowić się nad kupnem sprzętu o takich parametrach. Czytelników zainteresowanych przedstawianą tematyką odsyłamy do zbiorczych opracowań, jakie również ukazały się w 2006 r. [8, 27–29].
Piśmiennictwo
1. Ginsberg GG. Seeing the light: enhanced endoscopic imaging to glimpse the Holy Grail. Gastrointest Endosc 2006; 64: 193-4. 2. Haringsma J. Finding the needles in the haystack. Gastrointest Endosc 2006; 64: 186-7. 3. Bergman JJ. The endoscopic diagnosis and staging of oesophageal adenocarcinoma. Best Pract Res Clin Gastroenterol 2006; 20: 843-66. 4. Apel D, Jakobs R, Schilling D i wsp. Accuracy of high-resolution chromoendoscopy in prediction of histologic findings of diminutive lesions in the rectosigmoid. Gastrointest Endosc 2006; 63: 824-8. 5. Johanson JF. Practicality of high-resolution chromoendoscopy during routine screening colonoscopy. Gastrointest Endosc 2006; 63: 829-30. 6. Canto MI. Acetic-acid chromoendoscopy for Barrett’s esophagus, the „pros”. Gastrointest Endosc 2006; 64: 13-6. 7. Conio M. Esophageal chromoendoscopy in Barrett’s esophagus: „cons”. Gastrointest Endosc 2006; 64: 9-12. 8. Hoffman A, Kiesslich R, Bender A i wsp. Acetic acid-guided biopsies after magnifying endoscopy compared with random biopsies in the detection of Barrett’s esophagus: a prospective randomized trial with crossover design. Gastrointest Endosc 2006; 64: 1-8. 9. Hurlstone DP, Sanders DS, McAlindon ME i wsp. High-magnification chromoscopic colonoscopy in ulcerative colitis: a valid tool for in vivo optical biopsy and assessment of disease extent. Endoscopy 2006; 38: 1213-7. 10. Hurlstone DP, Sanders DS, Lobo AJ i wsp. Indigo carmine-assisted high-magnification chromoscopic colonoscopy for the detection and characterisation of intraepithelial neoplasia in ulcerative colitis: a prospective evaluation. Endoscopy 2005; 37: 1186-92. 11. Rutter M, Bernstein C, Matsumoto T i wsp. Endoscopic appearance of dysplasia in ulcerative colitis and the role of staining. Endoscopy 2004; 36: 1109-14. 12. Kiesslich R, Fritsch J, Holtmann M i wsp. Methylene blue-aided chromoendoscopy for the detection of intraepithelial neoplasia and colon cancer in ulcerative colitis. Gastroenterology 2003; 124: 880-8. 13. Kara MA, Ennahachi M, Fockens P i wsp. Detection and classification of mucosal and vascular patterns (mucosal morphology) in Barrett’s oesophagus by using narrow band imaging. Gastrointest Endosc 2006; 64: 155-66. 14. Kara MA, Peters FP, Fockens P i wsp. Endoscopic video auto-fluorescence imaging followed by narrow-band imaging for detecting early neoplasia in Barrett’s oesophagus. Gastrointest Endosc 2006; 64: 176-85. 15. Reid BJ, Weinstein WM, Levin KJ i wsp. Endoscopic biopsy can detect high grade dysplasia or early adenocarcinoma in Barrett oesophagus without grossly recognizable neoplastic lesions. Gastroenterology 1988; 94: 81-90. 16. Sharma P, Bansal A, Marthur S i wsp. The utility of a novel narrow banding imaging endoscopy system in patients with Barrett’s esophagus. Gastrointest Endosc 2006; 64: 167-75. 17. Sharma P, Bansal A.Toward better imaging in Barrett’s esophagus – see more, biopsy less! Gastrointest Endosc 2006; 64: 188-92. 18. Su MY, Hsu CM, Ho YP i wsp. Comparative study of conventional colonoscopy, chromoendoscopy, and narrow-band imaging systems in differential diagnosis of neoplastic and nonneoplastic colonic polyps. Am J Gastroenterol 2006; 101: 2711-6. 19. Kara MA, Peters FP, Ten Kate FJ i wsp. Endoscopic video-autofluorescence imaging may improve the detection of early neoplasia in patients with Barrett’s esophagus. Gastrointest Endosc 2005; 61: 679-85. 20. Hoffman A, Goetz M, Vieth M i wsp. Confocal laser endomicroscopy: current status and clinical indications. Endoscopy 2006; 38: 1275-83. 21. Robinson JP. Principles of confocal microscopy. Methods Cell Biol 2001; 63: 89-106. 22. Kiesslich R, Gossner L, Dahlmann A i wsp. In vivo histology of Barrett’s esophagus and associated neoplasias by confocal laser endomicroscopy. Clin Gastroenterol Hepatol 2006; 8: 979-87. 23. Kiesslich R, Hoffman A, Goetz M i wsp. In vivo diagnosis of collagenous colitis by confocal endomicroscopy. Gut 2006; 55: 591-2. 24. Inoue H, Sasajima K, Kaga M i wsp. Endoscopic in vivo evaluation of of tissue atypia in the esophagus using a newly designed integrated endocytoscope: a pilot trial. Endoscopy 2006; 38: 891-5. 25. Sasajima K, Kudo SE, Inoue H i wsp. Real-time in vivo virtual histology of colorectal lesions when using an endocytoscopy system. Gastrointest Endosc 2006; 63: 1010-7. 26. Dhar A, Johnson KS, Novelli MR i wsp. Elastic scattering spectroscopy for the diagnosis of colonic lesions: initial results of a novel optical biopsy technique. Gastrointest Endosc 2006; 63: 257-61. 27. Kiesslich R, Neurath MF. Magnifying chromoendoscopy for the detection of premalignant gastrointestinal lesions. Best Pract Res Clin Gastroenterol 2006; 20: 59-78. 28. Tanaka S, Kaltenbach T, Chayama K, Soetikno R. High-magnification colonoscopy (with videos). Gastrointest Endosc 2006; 64: 604-13. 29. Kuznetsov K, Lambert R, Rey JF. Narrow-band imaging: potential and limitations. Endoscopy 2006; 38: 76-81.
