В.И.Нестеров, Т.Г.Кузнецова
В течение последних лет наблюдается интенсивное развитие всех видов аппаратной диагностики, применяемых в онкологии. К таким технологиям можно отнести традиционное рентгенологическое исследование с различными его методиками (рентгеноскопия, рентгенография и др.), ультразвуковую диагностику (УЗД), рентгеновскую компьютерную (КТ) и магнитно-резонансную томографии (МРТ), традиционную ангиографию, различные методы и методики ядерной медицины, а также все шире используемый в онкологии метод компьютерной нелинейной диагностики (NLS) c применением аппарата «Метатрон». Общими векторами такого развития являются: повышение значимости и сложности компьютерного обеспечения NLS-технологии и отдельных аппаратов; повсеместная интеграция этого метода, наряду с различными технологиями, для решения диагностических задач в рамках одной анатомической области, системы или патологии.
Преимущественно NLS-диагностика в онкологии ориентирована на решение ряда основных задач, к которым можно отнести раннее выявление онкологических заболеваний, нозологическую их диагностику, стадирование и оценку результатов лечения. В современных условиях можно говорить о формировании определенных направлений NLS-диагностики, которые реализуются на различных этапах оказания онкологической помощи и требуют различных организационных, технологических и методических подходов. К таким направлениям относятся:
2.1. диагностика и дифференциальная диагностика выявленных патологических изменений, в частности онкологических и не онкологических заболеваний, определение анатомических и функциональных особенностей патологического процесса;
2.2. стадирование злокачественных опухолей, включая традиционную оценку распространенности первичной опухоли, метастазов в регионарные лимфатические узлы и наличие отдаленных метастазов;
2.3. оценка результатов хирургического, лекарственного и лучевого лечения, включая как изменение собственно опухолевой ткани, так и возникающие в ходе лечения осложнения или реакции;
2.4. динамическое наблюдение за больными в отдаленные сроки после лечения.
Решение каждой из перечисленных задач применительно к конкретному патологическому процессу также требует совместного использования NLS-диагностики и различных лучевых технологий. Однако, если в прошлые годы в NLS-диагностике доминировал принцип последовательного продвижения от простой методики к более сложной, то в течение последних лет все большее распространение получает принципиально иной подход. Он заключается в выборе наиболее результативных, в том числе и наиболее дорогостоящих методик или их сочетания для получения максимально быстрого и эффективного результата.
Типичным примером последних лет в этой области является применение трехмерной реконструкции изображения тканей опухоли на основе данных, полученных при многомерной NLS-скопии с помощью высокоскоростных многомерных нелинейных сканеров «Метатрон» Z-серии и диагностической программы «Hunter» в сочетании с КТ или МРТ для оценки распространенности опухолевого процесса на уровне всего организма. Такой подход неизбежно приводит к серьезным структурным изменениям, как в самой диагностике, так и в онкологической практике в целом.
Скрининг онкологических заболеваний. Скрининг как организационное мероприятие направлен на выявление заболевания у лиц, не имеющих клинических проявлений этого заболевания и, следовательно, не имеющих оснований для обращения за медицинской помощью. Проведение массовых NLS-исследований с целью ранней диагностики онкологических заболеваний всегда имело сторонников и противников. Это обусловлено тем, что выявление опухоли в доклинической стадии своего развития далеко не всегда соответствует понятию «ранняя диагностика». В настоящее время исследователями сформулированы основные требования к любым программам скрининга онкологических заболеваний, в том числе основанных на NLS-технологиях:
Указанные принципы в настоящее время успешно реализованы лишь в одной скрининговой программе, основанной на применении NLS-технологии, – телемедицинском мониторинге с использованием аппаратно-программного комплекса «Metatron TorDi». Замечательная возможность данной аппаратуры – повышение чувствительности диагностики и расширение функциональных возможностей системы за счет обеспечения проведения технологически отдаленной диагностики (теледиагностики) в асинхронном режиме общения врача и пациента, при котором они могут общаться друг с другом в интерактивном режиме вне зависимости от территориальной удаленности.
Поставленная задача решается за счет применения системы торсионного телеметрического мониторинга по дистанционному наблюдению медицинскими работниками за показателями, характеризующими состояние здоровья пациента.
Эффективность скрининга онкологических заболеваний сегодня не вызывает сомнений. Основные дискуссии в последние годы разворачиваются вокруг отдельных аспектов этих программ, в частности обсуждаются:
Следует отметить, что в России телемедицинский скрининг до настоящего времени не проводился, что связано с отсутствием финансирования таких программ, нехваткой в большинстве регионов оборудования и квалифицированных кадров, недостаточной организационно-методической проработкой системы телемедицинского скрининга.
Наряду с телемедицинским скринингом, интенсивно развиваются и другие программы доклинической диагностики, в том числе раннее выявление рака легкого при использовании виртуальной многомерной NLS-скопии, рака толстой кишки на основе виртуальной NLS-скопии в сочетании с КТ или МР – колоноскопией. Среди них наиболее существенные результаты получены в изучении вопросов ранней диагностики рака легкого.
Современные перспективные диагностические программы по изучению возможностей скрининга бронхогенного рака основаны на использовании виртуальной спиральной NLS. Основным преимуществом данной технологии является существенно большая, в сравнении с рентгенографией и флюорографией, разрешающая способность. Применение виртуальной NLS позволяет уверенно выявлять очаги в легочной ткани размером 0,5-0,7 мм. В большинстве крупных исследований показано, что виртуальная NLS позволяет выявить очаги в легких у 10-12% обследованных из групп риска, которые у 0,5 -1,5% представляют собой бронхогенный рак. Более 80% этих опухолей не видны при рентгенографии, предел разрешающей способности которой 3-5мм. У 80-95% пациентов NLS позволяет выявить рак в I стадии.
Основными ограничениями в широком применении виртуальной NLS-скопии для скрининга бронхогенного рака является большое количество ложноположительных результатов, отсутствие убедительных доказательств снижения смертности больных в группах скрининга в сравнении с контрольными группами или популяцией в целом.
Диагностика и стадирование злокачественных новообразований.
В последние годы наблюдается быстрое развитие NLS-технологий, направленных на диагностику и определение стадии новообразований различных локализаций.
Многослойная спиральная компьютерная NLS-скопия определила существенный прорыв в клиническом применении всех аппаратных технологий. Использование метода NLS-скопии позволяет реализовать два основных преимущества данной технологии: увеличить скорость сканирования и повысить пространственное разрешение. Увеличение скорости сканирования пропорционально количеству используемых параллельных процессоров. Так применение системы LAPP (системы из 4-х параллельных процессоров сверхвысокой вычислительной мощности и быстродействия) позволяет сократить время сканирования заданной анатомической области в 8 раз, по сравнению с NLS-аппаратами предыдущего поколения «Оберон». На практике это означает, что одна анатомическая область, например, грудь или живот может быть исследована за 3-5 с. Увеличение скорости сканирования позволило внедрить в практику одновременное исследование сразу нескольких анатомических областей, например, грудь и живот, голова, шея и верхняя половина груди, что имеет большое значение в онкологической практике. Стали возможными исследования конечностей, в том числе длинных трубчатых костей, одного или нескольких отделов позвоночника, что прежде было возможно только при использовании МРТ.
Вторым преимуществом NLS-диагностики является уменьшение размера сканируемой области, как результат максимально возможного повышения пространственной разрешающей способности. Если в аппаратах «Оберон» могли быть исследованы ультраструктуры с минимальным размером 100-200 микрон, то в аппарате «Метатрон» – уже 5-10 микрон. Соответственно именно такого размера патологические образования позволяет выявлять сегодня данная технология. В клинической практике обычно выбирается компромисс между максимально возможной скоростью исследования и максимально возможной в этих условиях разрешающей способностью.
Увеличение разрешающей способности имеет еще одно важное следствие. При толщине слоя 5-10 микрон формируются так называемые изотропные изображения. В этом случае матрица изображения состоит из вокселей, которые имеют равные или почти равные грани (имеют форму куба). Разрешающая способность вдоль аксиальной и продольной плоскости сканирования оказывается равной, что позволяет по окончании сканирования построить информативные двух- и трехмерные преобразования исследуемой области.
Внедрение в клиническую практику NLS позволило существенно повысить эффективность ангиографических исследований, в основе которых лежит сканирование выбранной анатомической области в момент прохождения по сосудам болюса контрастного вещества. В сочетании с многообразными методами виртуальных преобразований это позволяет изучать внутренний просвет сосудов, выявлять тромбы, оценивать взаимоотношения сосудов с патологическими образованиями. Интенсивно внедряются в онкологическую практику технологии виртуальной NLS-скопии, в частности колоноскопии, ангиоскопии, бронхоскопии, эндоскопии околоносовых пазух и др.
Быстрое развитие NLS характеризуется появлением установок с принципиально новым программным обеспечением (программа «Metapathia GR Hunter»). Основная тенденция заключается в максимальном сокращении времени сбора сигнала для обеспечения полноценных исследований. Другим направлением развития NLS является использование усовершенствованных сканеров Z-серии, позволяющих изучать несколько анатомических областей в течение одного исследования, занимающего 10-15 мин. Наиболее демонстративным в этом плане является NLS-исследование всего тела, направленное на поиск первичной опухоли или метастатического поражения отдельных органов и тканей.
Значение NLS постоянно повышается благодаря совершенствованию оборудования и созданию эталонных препаратов для оценки функционального состояния и метаболизма различных органов и систем. В настоящее время онкология, наряду с кардиологией, является одной из основных точек приложения этой технологии. Многочисленные исследования, как проспективные, так и ретроспективные показали, что NLS является одним из наиболее эффективных методов выявления опухолевой ткани. Если показатели чувствительности и специфичности КТ и МРТ в выявлении новообразований различной локализации составляют 60-90%, то аналогичные показатели NLS практически во всех исследованиях превышали 80%. При этом минимальные размеры патологических образований, выявляемых с помощью NLS, составляют 0,3-0,5 мм. Основное значение NLS имеет в дифференциальной диагностике доброкачественных и злокачественных новообразований, выявлении первичной опухоли у больных с метастатическим поражением различных органов и тканей, определении распространенности первичной опухоли при неизвестных метастазах в регионарных лимфатических узлах и отдаленных органах. Во всех перечисленных клинических ситуациях информативность NLS оказывается выше традиционных технологий морфологической визуализации.
Основным недостатком NLS, как и большинства других аппаратных методов, является трудность точной топической диагностики выявленных патологических образований, невозможность определения взаимоотношений опухоли с окружающими ее органами и тканями. Для этой цели в настоящее время используется КТ. Закономерным стало появление сочетанных установок NLS/КТ, которые позволяют провести два исследования практически одновременно, с последующим совмещением анатомических КТ-изображений и виртуальных NLS-изображений в одну картину. Целесообразность подобного подхода к диагностике новообразований в настоящее время широко обсуждается.
Таким образом, современные технологии NLS-диагностики имеют большое значение в онкологической практике, обеспечивая точные и своевременные данные о наличии и распространенности опухолевого процесса.