Устройство жкт: Устройство желудочно-кишечного тракта. ЖКТ. Кратко — Наука и Техника — Каталог статей

Содержание

Строение кишечника человека: особенности внутреннего строения тонкого и толстого кишечника

Количество просмотров: 60 287

Дата последнего обновления: 27.03.2022

Среднее время прочтения: 5 минут

Содержание:

Пищеварительная система человека

Кишечник – это часть пищеварительной системы человека в виде полой трубки большой протяженности. Он начинается от привратника желудка и завершается заднепроходным отверстием (анусом). Анатомически в нем выделяют тонкокишечный и толстокишечный отделы. Они отличаются диаметром, строением стенки и выполняемыми функциями.

Пищеварительная система человека

Строение кишечной стенки

Стенка кишечника содержит гладкомышечные волокна и совершает поступательные движения, называемые перистальтикой. Она способствует перемешиванию и продвижению кишечного содержимого. В некоторых участках кишечника имеются мышечные утолщения (сфинктеры, жомы). Они регулируют объем поступающей пищевой кашицы и препятствуют ее обратному забросу.

Строение кишечника в разных отделах неодинаково. Рассмотрим, к примеру, различия слизистых оболочек, выстилающих кишечник с внутренней стороны. В тонкой кишке эпителий ворсинчатый, содержит железы и имеет круговые складки. Эти анатомические особенности обеспечивают пристеночное пищеварение и увеличивают площадь всасывания. В толстом кишечнике слизистая оболочка гладкая, а имеющиеся в ней бокаловидные клетки выделяют слизь.

Снаружи кишечник покрыт серозной оболочкой, в некоторых участках она формирует брыжейки. В них проходят питающие сосуды. Для удержания толстой кишки серозная оболочка образует тяжи.

Тонкий кишечник

Тонкий кишечник располагается между желудком и толстым кишечником, здесь происходит расщепление компонентов пищи на простые соединения и их последующее всасывание. Вода и минеральные вещества всасываются в неизмененном виде. Пищеварение обеспечивается панкреатическим соком, желчью и ферментами в составе кишечного сока.

Строение тонкого кишечника

Тонкий кишечник состоит из 3 отделов. Он начинается двенадцатиперстной кишкой (ДПК). Такое название этот отдел носит еще со времен изучения тела человека, ведь длина его составляет примерно 12 подушечек пальцев (перстов). ДПК огибает поджелудочную железу и поэтому дугообразно изогнута. В ее стенке имеется сосочек, куда открываются устья желчевыводящего и поджелудочного протоков. Нередко эти 2 образования сливаются в общий выводящий проток. Данная особенность внутреннего строения бывает причиной развития желтухи при опухолях и болезнях поджелудочной железы.

После ДПК частично переваренная и смешанная с ферментами полужидкая пищевая масса (химус) поступает в тощую кишку, а та переходит в подвздошную. В этих отделах пищеварительной системы преобладает пристеночный тип пищеварения, здесь всасывается основная часть питательных веществ и воды.

Толстый кишечник

Строение толстого кишечника

Тонкий кишечник перпендикулярно примыкает к стенке толстого кишечника, в этом месте располагается жом (баугиниева заслонка). Толстый кишечник начинается со слепой кишки, от которой отходит аппендикс. Это тонкий червеобразный отросток, необходимый для работы иммунной системы и служащий местом размножения полезных бактерий.

Слепая кишка плавно переходит в восходящую часть ободочной кишки. Здесь содержится основная масса бифидобактерий и других полезных микроорганизмов. Они расщепляют остатки пищи, синтезируют витамины и незаменимые аминокислоты.

От подпеченочной области идет поперечная ободочная кишка, здесь продолжается процесс всасывания. Нисходящая ободочная кишка переходит в сигмовидную. В этих отделах происходит брожение, формируются каловые массы. Конечный отдел (прямая кишка) выводит кал.

Кишечник обеспечивает поэтапную переработку и всасывание веществ, эвакуацию фекалий. Строение каждого отдела отвечает выполняемым функциям.

Информация в данной статье носит справочный характер и не заменяет профессиональной консультации врача. Для постановки диагноза и назначения лечения обратитесь к квалифицированному специалисту.

* Среди средств на основе Лоперамида. По продажам в деньгах за февраль 2018 г. — январь 2019 г., по данным IQVIA (с англ. АйКЬЮВИА).

Капсульная эндоскопия в клинике «Скандинавия»

Капсульная эндоскопия ЖКТ

Капсульная эндоскопия — это способ исследования тонкого и толстого кишечника. Пациент проглатывает капсулу с камерой, она проходит через весь желудочно-кишечный тракт и во время движения посылает изображения на записывающее устройство. Процедура не травмирует слизистую кишечника и позволяет рассмотреть его труднодоступные отделы. 

Как работает капсульная эндоскопия

Пациент проглатывает капсулу с камерой, благодаря моторике пищеварительной системы она продвигается по всем органам и потом выходит естественным путем. Во время движения она делает снимки — от 2 до 35 в секунду. Количество фотографий зависит от скорости продвижения капсулы — чем она быстрее перемещается по кишечнику, тем больше изображения. 

Размер капсулы совсем маленький, напоминает большую витаминку — 2-3 сантиметра в длину (в зависимости от модели), 1 сантиметр в ширину. Капсула состоит из светодиодов, которые освещают пищеварительную систему, камеры, которая делает снимки, батарейки и антенны, которая посылает изображения на записывающее устройство. 

Записывающее устройство пациент носит на поясе в специальной сумочке. Помимо того, что оно получает фотографии с капсулы, на нем онлайн можно отслеживать расположение капсулы в ЖКТ. Если она где-то задержалась, врач это увидит и может назначить препараты, которые ускорят моторику. 

Помимо записывающего устройства пациент носит на себе пояс с датчиками — «антенной», которая получает изображения и передает на записывающее устройство. Пояс не мешает двигаться, наклоняться и вести обычный образ жизни. 

Когда пояс и записывающее устройство будут на месте, пациент под присмотром врача проглатывает капсулу и начинается исследование. Оно занимает от двух до десяти часов — это зависит от длины кишечника, моторики ЖКТ и исследуемой области. 

В конце капсула выходит естественным путем и утилизируется. Есть небольшой риск, что капсула застрянет и не покинет организм в течение пары дней. Если никаких симптомов нет, то врач предложит подождать еще немного, чтобы она вышла сама. Но если появились симптомы непроходимости кишечника, то капсулу удалят хирургически или при помощи обычной эндоскопии. 

Когда капсула заканчивает работу, врач получает изображения, а потом расшифровывает их при помощи специального программного обеспечения на компьютере. Благодаря этому пациент может получить протокол исследования в течение пары дней. 

Показания для капсульной эндоскопии

Капсульная эндоскопия позволяет получить изображения слизистой кишечника в высоком качестве. Ее могут назначить, чтобы: 

  • найти причину скрытого кровотечения в ЖКТ, в том числе при железодефицитной анемии;
  • диагностировать воспалительные заболевания кишечника, в том числе болезнь Крона;
  • диагностировать доброкачественные и злокачественные опухоли;
  • диагностировать целиакию — нарушение работы кишечника при непереносимости глютена;
  • обнаружить полипы в кишечнике;
  • подтвердить результаты других обследований.

Противопоказания для капсульной эндоскопии

К противопоказаниям для капсульной эндоскопии относятся любые сужения кишечника, которые могут препятствовать прохождению капсулы, — стриктуры, стенозы, свищи.

Также процедуру не рекомендуют беременным и людям с кардиостимуляторами, чтобы не сбить его настройки. Если у человека запланирована МРТ на тот же день, что и капсульная эндоскопия, ее тоже придется перенести, потому что капсула отреагирует на магнитное поле. 

Как подготовиться к капсульной эндоскопии

Чтобы снимки получились удачными и информативными, в кишечнике должно быть пусто. Поэтому за три дня до эндоскопии нужно соблюдать следующую диету — исключить фрукты, овощи, грибы, крупы, черный хлеб, молоко, газированные напитки, жирное, жареное или копченое мясо и рыбу. 

Может показаться, что при такой диете придется сильно себя ограничить и голодать, но вот что разрешается: каши, сдоба, печенье без добавок, рис, макароны из муки высшего сорта, вареный картофель, нежирный творог, йогурт без добавок, супы на нежирном мясе, вареная курица, нежирные виды рыбы. 

Вечером перед капсульной эндоскопией нужно принять специальный препарат для очистки кишечника. Если осматривать будут только тонкую кишку, то 2-3 литра «Фортранса», если еще и толстую, то 4 литра этого разведенного порошка. . 

Перед назначением процедуры врач обязательно еще раз проговорит все особенности подготовки к эндоскопии. 

Преимущества капсульной эндоскопии

Капсульная эндоскопия считается золотым стандартом исследования тонкого кишечника и информативным методом диагностики толстой кишки. Капсула не повреждает нежные слизистые ЖКТ и не вызывает дискомфорта во время ношения, поэтому пациент может продолжать заниматься своими обычными делами. 

Также она дает возможность исследовать труднодоступные части кишечника, рассмотреть его стенки и оценить моторику ЖКТ.

Мы пользуемся системой PillCam

В клинике «Скандинавия» мы пользуемся системой PillCam, которую производят в Израиле. В нашем арсенале есть капсулы с одной и двумя камерами. Специальные капсулы PillCam Crohn’s с двумя камерами создают угол обзора в 336° и позволяют охватить почти всю поверхность кишечника. Эта система помогает врачу определить состояние кишечника при болезни Крона и других состояниях и оценить, как он реагирует на лечение.

Врачи

МЦКО

26 октября 2019 года в рамках городского проекта «Субботы московского школьника» в Лаборатории предпрофессионального образования МЦКО состоятся занятия инженерной, робототехнической и медицинской направленности для обучающихся 10-11 классов.

На занятиях инженерной направленности обучающиеся познакомятся с современным инструментом для проектирования электротехнических систем, запрограммируют свой первый микроконтроллер, используя программную среду Atmel, в среде проектирования Proteus разработают и отладят программный код, изучат основы работы с алгоритмами и типовыми схемами в робототехнике и электротехнике.

Кроме того, старшеклассники познакомятся с основными операторами языка программирования «С» на основе контроллера Atmega 32, найдут и исправят ошибки кода, оптимизируют работу программы. Школьники также освоят программу Proteus, программируя контроллер Atmega, и разберутся с работой цифрового осциллографа.

На занятиях робототехнической направленности обучающиеся осуществят первое знакомство с возможностями 3D-моделирования технических решений, узнают, какие программы для моделирования можно использовать для технического творчества, какие возможности моделирования используются инженерами для проектирования и конструирования сложных технических систем.

Кроме того, школьники в интерактивном формате познакомятся c 3D-принтером, узнают устройство и запустят его в работу, разберутся с материалами, используемыми в 3D-печати, узнают особенности и возможности использования свойств материалов для изготовления деталей реальных устройств.

На занятиях медицинской направленности обучающиеся узнают, что такое желудочно-кишечный тракт (ЖКТ), как он устроен и как функционирует, а также какие опасности поджидают на этой «дороге». Школьники изучат микрофлору кишечника – царство микробов внутри нас, выяснят, как «переваривается» пища, получат первые знания о патологиях ЖКТ и узнают, почему абдоминальная хирургия – «царица» среди других видов хирургического воздействия.

Кроме того, обучающиеся познакомятся со строением и функционированием легких, узнают об удивительном веществе – сурфактанте, изучат виды и биохимические основы дыхания, обсудят пользу пения и правильного образа жизни для здоровья легких, а также вред курения.

На практике старшеклассники осуществят пальпацию нижнего края печени, при помощи интерактивного комплекса «Телементор» выполнят промывание желудка, под микроскопом изучат срез желудка, измерят частоту дыхательных движения (ЧДД), используя цифровую лабораторию, а также при помощи анатомического стола «Пирогов» исследуют строение легких и ЖКТ организма человека.

Посещение занятий школьниками возможно только совместно с сопровождающими.

Для участия в каждом занятии учащимся необходимо пройти отдельную регистрацию:

Занятие 1. Практикум «Инженерные премудрости: проектирование робототехнических систем» начало в 10.00, продолжительность 85 мин.

Занятие 2. Практикум «Первые шаги в медицине: пищеварительная система человека» начало в 10.00, продолжительность 85 мин.

Занятие 3. Практикум «РобоКласс: 3D-моделирование» начало в 10.00, продолжительность 85 мин.

Занятие 4. Практикум «Инженерные премудрости: практикум программиста» начало в 11.30, продолжительность 90 мин.

Занятие 5. Практикум «Первые шаги в медицине: дыхательная система человека» начало в 11.30, продолжительность 90 мин.

Занятие 6. Практикум «РобоКласс: 3D-печать» начало в 11.30, продолжительность 90 мин.

Эндоскопия желудочно-кишечного тракта | Капсульная эндоскопия желудка, кишечника (толстой, прямой кишки)

В «Дорожной Клинической Больнице» применяются эндоскопические методы диагностики и лечения органов ЖКТ. Выполняется эндоскопия желудка, кишечника, толстой и прямой кишки, а также проводится уникальная капсульная эндоскопия.

Эндоскопия позволяет определить патологический процесс в органах желудочно-кишечного тракта, а также провести сбор материала для последующих гистологических и цистологических исследований, оценку степени распространения патологии и эффективности принятых лечебных мероприятий (оперативных вмешательств, медикаментозного или лучевого лечения).

В ходе диагностической эндосокопии выполняется пункция, берется соскоб (посредством специализированной щетки и скарификатора), производится биопсия, а также может осуществляться частичное или полное удаление образования. Оперативное вмешательство в ходе эндоскопии имеет различные виды:

  • механическая – биопсия, пункция;
  • с электрическим воздействием;
  • с лазерным воздействием.

Виды и особенности эндоскопии ЖКТ

  • Эзофагоскопия
    Благодаря аппарату, оснащенному волоконной оптикой высокого разрешения можно провести осмотр слизистой оболочки пищевода. Как правило, в случае опухолевого образования в пищеводе оно имеет вид очагового уплотнения или схожего с полипом. В зависимости от стадии возможно появление язв, узлов, изменения цвета (белеватая, ярко-красная и др.). Эзофагоскопия имеет 98% точность в подтверждении рака пищевода.
  • Эндоскопическая эхография
    Это еще один метод, который позволяет исследовать органы ЖКТ. В отличие от эзофагоскопии в данном случае происходит введение через пищевод ультразвукового датчика. Обследование позволяет специалисту оценить послойную структуру стенки пищевода, двенадцатиперстной кишки, желудка, определить величину распространения патологии, проверить состояние регионарных лимфатических узлов. Кроме того, в ходе эндоскопической эхографии специалист осуществляет дифференциальную диагностику подслизистых образований и патологии смежных органов.
  • Колоноскопия
    Колоноскопия по-другому называется эндоскопией толстой кишки. Это эндоскопическое исследование незаменимо при наличии полипов в толстой кишке. Как правило, полипы характеризуются большой вариативностью размеров, форм, количества и расположения, поэтому картина при проведении эндоскопии толстой кишки может быть различной. Так, полипы могут быть единичными или многочисленными, иметь круглую форму или вытянутую, размеры колебаться от 2 до 50 мм с локализацией преимущественно в левой половине кишки. Эндоскопия кишечника осуществляется, если есть подозрения на раковые образования в толстой кишке, язвенном колите, болезни Лесневского-Крона, клинических проявлениях диареи, происхождение которой неясно. Кроме того, эндоскопия кишечника проводится как скрининг-тест в диагностических целях – для обнаружения полипов и раковых образований начальных стадий.
  • Ректороманоскопия
    Представляет собой эндоскопию прямой кишки, а также нижнего отдела сигмовидной кишки. Эндоскопия прямой кишки показана при затрудненной дефекации, наличии различных выделений (слизь, гной, кровь и др.), дискомфортных и болезненных ощущениях в нижней части живота и прямой кишке. Кроме того, ректороманоскопия назначается при подозрениях на наличие опухолевых образований или процессов воспалительного характера в толстой кишке. Процедура позволяет выполнить различные хирургические манипуляции, включая проведение биопсии, удаление полипов и т.д.
  • Гастросокпия
    Гастроскопия – это эндоскопия желудка в частности и верхних отделов желудочно-кишечного тракта в общем (пищевода, желудка, двенадцатиперстной кишки). Врач-эндоскопист «Дорожной Клинической больницы» посредством эндоскопа исследует органы ЖКТ с диагностической целью или проводит определенные лечебные манипуляции путем введения компактных стерильных инструментов.

    Эндоскоп – это современный высокоточный аппарат сложного устройства. Он представляет собой тонкую трубку, выполненную из гибких материалов, оснащенную объективом с одного конца. Благодаря прибору специалист может выполнить эндоскопию желудка и других органов верхнего отдела ЖКТ, безопасно подведя инструмент прямо к органу и исследовав его поверхность. Возможности процедуры позволяют сделать запись происходящего на цифровой носитель.

    С помощью гастроскопии специалист выявляет причину таких распространенных симптомов, как:

    • Дискомфорт и боль в животе;
    • Кровотечение;
    • Затрудненное глотание;
    • Проблемы с дефекацией.

    Гастроскопия с максимальной точностью выявляет язвы, полипы, опухолевые образования и другие патологические процессы, которые требуют немедленного лечения.

    Подготовка к гастроскопии

    Вне зависимости от причины проведения исследования гастроскопия требует трех важных подготовительных шагов:

    1. Сдачи полного комплекса анализов;
    2. Поставки в известность лечащего специалиста о принимаемых препаратах, имеющихся аллергиях и заболеваниях;
    3. За 10-12 часов до гастроскопии придерживаться голодной диеты. Это важно, так как при наличии пищи эндоскопия желудка будет затруднена, постановка точного диагноза станет невозможной.
    Восстановление после гастроскопии
    В норме после процедуры пациент ощущает дискомфорт в горле. Это связано с введением специализированной стерильной трубки. Неприятное ощущение полностью исчезает не позднее следующего дня.
  • Капсульная эндоскопия

    Главное отличие капсульной эндоскопии от традиционной заключается в виде эндоскопа. В данном случае вместо гибкой трубки используется капсула с идеально гладкой поверхностью и размерами – 11х24 мм. В прозрачной капсуле находится миниатюрная видеокамера и источник света. Возможности камеры беспрецедентны: 170-градусный угол обзора и скорость съемки в 3 кадра/сек. Все это позволяет гарантировать постановку высокоточного диагноза и прохождение процедуры без дискомфорта, который свойственен более традиционным диагностическим методам. Пациент легко проглатывает капсулу. Благодаря перистальтике она проходит весь путь по ЖКТ и выходит из организма естественным образом посредством дефекации. По ходу движения капсулы изображение транслируется на компактное устройство, которое закрепляется на поясе пациента. Спустя 11 часов полученные данные уже можно анализировать.

    Преимущества капсульной эндоскопии
    • Высокое качество записи происходящего в ЖКТ позволяет произвести тщательный анализ состояния органов и поставить точный диагноз;
    • Для проведения процедуры не нужно ложиться в стационар. Диагностика происходит без отрыва от обычных дел, в том числе работы;
    • Процедура не причиняет ни боли, ни каких-либо дискомфортных ощущений;
    • Процедура отличается безопасностью и безвредностью – прокола тканей произойти не может;
    • Риск инфицирования исключен.
    Показания к проведению капсульной эндоскопии
    • Болезненные ощущения в животе неопределенного происхождения;
    • Скрытые желудочно-кишечные кровотечения;
    • Опухолевые образования тонкой кишки;
    • Патологии врожденного характера;
    • Энтериты (вздутие, болезненные ощущения вокруг пупка, жидкий и зловонный стул и др.) и т.д.
    Противопоказания к процедуре
    • Процедура не проводится пациентам юного возраста;
    • Беременным пациенткам;
    • Пациентам с кардиостимулятором и/или дефибриллятором;
    • Пациентам, страдающими эпилепсией;
    • Пациентам, которые не могут проглотить еду или таблетку;
    • Пациентам, страдающим несварением или с медленным опорожнением желудка;
    • Пациентам с дивертикулезом тонкого кишечника;
    • Капсульная эндоскопия не может быть выполнена, если существует диагностированные или предполагаемые препятствия в ЖКТ, перфорации, фистула или стриктура.
    Особенности подготовки к процедуре
    1. День накануне: обед обычной пищей можно проводить не позднее полудня, после питаться только жидкой пищей согласно предписаниям врача;
    2. За 12 часов до процедуры показано полное воздержание от пищи – только чистая вода (чай, кофе, сок и другие напитки не допускаются), курение тоже под запретом;
    3. За 2 часа до принятия эндоскопической капсулы исключить употребление каких-либо лекарственных препаратов;
    4. За 1 неделю исключить употребление препаратов железа;
    5. Врач может назначить прием специализированных лекарств, упрощающих процедуру;
    6. При наличии сахарного диабета необходимо откорректировать дозировку инсулина в соответствии с инструкциями специалиста;
    7. Рекомендации к одежде в день процедуры: просторная, не стесняющая движение, желательно комплект из двух вещей;
    8. После принятия капсулы пациент не должен есть и пить еще 2 часа. Через 2 часа можно пить, еще через 2 – принимать легкую пищу.

Все отделения

 
 

Дорожная клиническая больница

Гастроэнтерологическое отделение рассчитано на 30 коек, из них 22 гастроэнтерологических и 8 общетерапевтических. В отделении проводится обследование и лечение пациентов с различными заболеваниями органов пищеварительного тракта: гастроэзофагеальной рефлюксной болезнью, язвенной болезнью желудка и двенадцатиперстной кишки, синдромом раздраженного кишечника, болезнью Крона, неспецифическим язвенным колитом, хроническим панкреатитом, заболеваниями печени, онкологической патологией желудочно-кишечного тракта, функциональными запорами и диареей. В отделении могут получить квалифицированную и специализированную медицинскую помощь пациенты с заболеваниями эндокринной системы, дерматологические и онкологические больные. 

В распоряжении врачей такие методы обследования, как ультразвуковое исследование органов брюшной полости, эндоскопическое и рентгенологическое исследование пищевода, желудка, тонкой и толстой кишки, пункция печени, определение онкомаркеров, диагностика хеликобактерной инфекции, биохимические исследования крови, определение маркеров вирусных гепатитов, исследование на редкую врожденную патологию (например, целиакию), диагностика дисбактериоза.

В отделении работает и консультирует пациентов врач – клинический фармаколог. По показаниям пациенты консультируются проктологом, хирургом, онкологом, урологом, гинекологом и другими специалистами.

На базе отделения работает кафедра госпитальной терапии Дальневосточного государственного медицинского университета.

В нашем отделении имеются все возможности для полного обследования пациентов, установления правильного диагноза, подбора индивидуальной терапии.

В отделении действует единственная на Дальнем Востоке гастроэнтерологическая лаборатория, где проводится: суточная рН-метрия пищевода и желудка, водородный дыхательный тест, внутриполостная манометрия различных отделов желудочно-кишечного тракта на аппаратном комплексе Poligraf HP, фирмы Synectics medical (Швеция). Благодаря современным технологиям осуществляется индивидуальный подбор лекарственных препаратов для эффективного лечения гастроэнтерологических заболеваний. Пациентам с функциональными запорами проводится биофидбэк-терапия. В отделении функционирует кабинет гидроколонотерапии.

В распоряжении врачей такие методы обследования, как ультразвуковое исследование органов брюшной полости, эндоскопическое и рентгенологическое исследование пищевода, желудка, тонкой и толстой кишки, пункция печени, определение онкомаркеров, диагностика хеликобактерной инфекции, биохимические исследования крови, определение маркеров вирусных гепатитов, исследование на редкую врожденную патологию (например, целиакию), диагностика дисбактериоза.

Эндоскопия

Гастроскопия и колоноскопия  в комфортных условиях на современном оборудовании, при потребности под общим обезболиванием «во сне»!!!

«Академия здоровья» рада предложить уникальный суперсовременный метод эндоскопического обследования: капсульная эндоскопия.

С помощью капсульной эндоскопии врач имеет возможность исследовать желудочно-кишечный тракт пациента, в первую очередь среднюю часть тонкого кишечника (12-перстная, тощая и подвздошная кишки).

 Описание процедуры капсульной эндоскопии

Капсульная эндоскопия производится следующим образом, с помощью специального ремня врач прикрепляет записывающее устройство на теле пациента. После этого пациент должен проглотить одноразовую капсулу небольших размеров, которая спокойно пройдет через все отделы ЖКТ и передаст изображение на принимающее устройство. Вся процедура занимает около 11 часов.

Пациенту не рекомендуется делать резких движений, заниматься спортом, пользоваться СВЧ-печью, проходить какие-либо другие обследования. Почти все пациенты не предъявляют жалоб на дискомфорт во время исследования и считают процедуру довольно комфортной.

Пациенту разрешается употреблять прозрачные жидкости спустя 2 часа после начала процедуры, через 4 часа можно принимать умеренное количество легкой пищи. Спустя 11 часов после начала исследования пациент самостоятельно снимает с себя записывающее устройство и на следующий день передает его своему лечащему врачу. В течение 1-2 дней производится анализ сделанных записей, после чего доктор может сделать квалифицированное заключение.

Если Вы хотите пройти обследование в абсолютно комфортных условиях без неприятных ощущений —  обращайтесь в «Академию здоровья».

Процедуру выполняют:

– Митраков А.А. – Эндоскопист, заведующий отделением, Ведущий эндоскопист РФ, член Европейского общества врачей-эндоскопистов, руководитель Российского отделения международного проекта обучения врачей-эндоскопистов Global Endo-Study (GES). Обучение и мастер-классы для врачей, Нижегородский Областной Онкологический Диспансер

– Алиева Р.С. – Эндоскопист, онколог, Городской онкологический диспансер Н.Новгород

– Митракова Н.Н. – Эндоскопист, высшая категория, доктор медицинских наук, Профессор, Заслуженный врач РФ!

Врачи эндоскописты
Митраков Александр Анатольевич
Митракова Нина Николаевна
Хабазов Игорь Геннадьевич

Статьи
16.01.2015
22.04.2015

Колоноскопия-это диагностическая медицинская процедура, во время которой врач-эндоскопист осматривает и оценивает состояние внутренней поверхности толстой кишки при помощи специального эндоскопа.

Зачем делать колоноскопию? Колоноскопия выполняется для выявления , либо исключения таких заболеваний как: полип,рак,колит.

При колоноскопии врач осматривает все стенки толстой кишки изнутри. Это позволяет выявить любые заболевания на ранних стадиях. Раннее выявление болезни существенно облегчает и упрощает лечение.

Когда необходима колоноскопия?

  1. При наличии тревожных симптомов: выделение крови из прямой кишки, выделение слизи из прямой кишки, нарушение стула (запоры или поносы),боль и вздутие живота, повышенная утомляемость, слабость, субфебрилитет.
  2. При получении тревожных результатов других медицинских исследований: изменения при рентгенологическом исследовании,КТ,УЗИ,капсула; изменения в анализе крови ( снижение гемоглобина,повышение СОЭ) ; повышение специфичных онкомаркеров ; лабораторное выявление скрытой крови в кале.
  3. Для исключения опухоли толстой кишки при: полипах желудка ; полипах прямой кишки ; при подготовке к гинекологической операции ( эндометриоз, опухоли яичников , матки и др.)
  4. Если пациент относится к группе риска (плановое наблюдение, проводится ежегодно ) : если у родственников были полипы или опухоли толстой кишки ; если ранее выявлялись или удалялись полипы толстой кишки ( онкологическое заболевание ) ; язвенный колит или болезнь Крона.

По международным стандартам считается, что возраст старше 40 лет, также является показанием для выполнения колоноскопии. Применение такой тактики в Японии и США позволило значительно снизить смертность от рака толстой кишки.

Кроме диагностических манипуляций, через колоноскоп, успешно удаляются полипы и некоторые другие опухоли пищеварительного тракта, извлекаются инородные тела, производится остановка кишечных кровотечений, расширяются сужения ( стриктуры ) пищеварительного тракта. Эти ювелирные вмешательства дают возможность избежать больших операций на органах брюшной полости.

Для работы используется  оборудование компании Pentax, японского производства, имеющее формат картинки качества HD, что позволяет выявлять патологию на самой ранней стадии.

Гастроскопия — другое название эзофагогастродуоденоскопия- одна из разновидностей эндоскопического обследования- осмотр пищевода, полости желудка и двенадцатиперстной кишки при помощи специального инструмента- гастроскопа, вводимого в желудок через рот и пищевод. Процедура позволяет детально осмотреть верхние отделы пищеварительной системы, взять материал для гистологического исследования или, при необходимости, провести микрохирургическое вмешательство.

Когда необходима гастроскопия: Гастроскопию применяют для детального изучения слизистой оболочки пищевода, желудка и двенадцатиперстной кишки при подозрении: на опухоли или кровотечения из этих органов; язвенную болезнь желудка и/ или двенадцатиперстной  кишки; при гастритах,дуоденитах,эзофагитах;  гастроскопию назначают также в качестве дополнительного обследования для уточнения диагноза при других заболеваниях ( аллергия, невроз ).

Где проходить гастроскопию или колоноскопию? При выборе клиники для прохождения эндоскопического исследования следует принимать во внимание следующие факторы:

  • Квалификация врача: квалифицированный врач сможет эффективно и безболезненно выполнить эндоскопическое исследование и ответит на интересующие Вас вопросы. Ежегодно врачами нашего отделения выполняется более полутора тысяч колоноскопий.
  • Опыт и профиль клиники: в нашей клинике ведут прием ведущие эндоскописты Нижнего Новгорода, имеющие большой опыт в диагностике воспалительных заболеваний, а также полипов и опухолей ЖКТ на различных стадиях.
  • Эндоскопическое оборудование: все эндоскопические исследования выполняются на современном японском оборудовании с возможностью вывода изображения на экран ( видеоэндоскопия ), а также возможностью фото-и видеозаписи исследования.
  • Комфорт и безопасность: в нашей клинике существует возможность выполнения колоноскопии и гастроскопии под внутривенным наркозом. При внутривенной седации ( медикаментозный «сон» ) пациенты не испытывают никаких болезненных ощущений и дискомфорта. Сразу после исследования пациент просыпается, не испытывая никаких неприятных ощущений. Медикаментозный « сон « длится не дольше времени самой процедуры. Эндоскопические исследования, проводимые под наркозом,абсолютно безопасны. Анестезия подбирается в индивидуальном порядке ( учитывая возраст, наличие сопутствующих заболеваний, ваши личные пожелания ). При проведении процедуры обязательно присутствует врач-анестезиолог.

Кроме того, при необходимости или вашем желании, существует возможность проведения во время процедуры прямого Хелик-теста, биопсии ( с последующим заключением ведущих патоморфологов Н.Новгорода ) и микрохирургического вмешательства.

Капсульная видеоэндоскопия — это уникальный метод обследования всех отделов тонкой кишки, без использования гастроскопов или колоноскопов, который осуществляется с помощью беспроводной, очень миниатюрной видеокамеры. В капсулу, внешне и по размерам напоминающую таблетку, заключена видеокамера и передающее изображение устройство. Видеокапсула одноразовая и рассчитана на одно исследование, повторное ее использование невозможно. Видеокапсула проглатывается пациентом как обычная таблетка и свободно, посредством естественной перистальтики передвигается по пищеварительному тракту,в то время как видеокамера производит цветную видеосъемку. Видеоизображение через специальные сенсоры передается на записывающее устройство, которое закрепляется на поясе пациента. Исследование, как правило длится 8-10 часов, при этом пациент ведет обычный образ жизни и может не  находится в лечебном учреждении. Обычно через 2 часа после начала исследования можно пить, а через 4 часа кушать. Видеоизображение,сохраненное на записывающем устройстве, посредством специального программного обеспечения, обрабатывается, формируется видеофильм, который и просматривает врач-специалист по видеокапсульной эндоскопии. Тщательный анализ эндоскопического изображения занимает около часа, по результатам которого, выдается печатное заключение с эндофотографиями и электронный носитель с видеоинформацией. Казалось бы, теперь можно забыть о таких исследованиях как гастроскопия и/ или колоноскопия, но в связи с анатомией пищевода,желудка, толстой кишки видеокапсула может обследовать эти органы не всегда точно и не всегда полностью и ввиду невозможности раздуть орган изнутри для абсолютно полноценного осмотра.

Кому нежелательно делать капсульную видеоэндоскопию:

  • Длительно существующая боль в животе при невыясненных причинах и/ или неэффективности лечения
  • Длительно существующая, не поддающаяся лечению диарея ( поносы ) без выявленной причины

Ну, и конечно, нельзя не упомянуть ослабленных пациентов, пожилых больных, кому нежелательно выполнять гастро и колоноскопию по состоянию здоровья и , наконец- видеокапсульную эндоскопию выполняют по желанию пациента, если он отказывается от обычной эндоскопии.

Вне зависимости от того, каким образом будет проводиться процедура, мы гарантируем- заключение экспертного уровня

Алгоритм долголетия: ЖКТ

Этот материал входит в подборку статей о новых технологиях и медицине. В планах рассказать, как ученые работают над повышением эффективности лечения рака кожи, пищевода, легких и других органов, проблем с сосудами и гормонами и прочих заболеваний. Помогают им в этом 3D-принтеры, виртуальная и дополненная реальность, нейронные сети и другие технологии будущего. Уже написали о диагностике и лечении болезней сердца и нервной системы. В этой статье — о раке желудка, кишечника и пищевода.

Диагностика

Повысить эффективность диагностики рака кишечника по снимкам может искусственный интеллект, разработанный японскими исследователями. Во время тестирования алгоритм проанализировал 300 снимков колоректальных аденом (доброкачественных опухолей, которые могут превратиться в рак). На оценку каждого ему потребовалось менее секунды, а точность составила 94%. Доктор Ючи Мори из Университета Шова, ведущий автор исследования:
“Главный прорыв технологии заключается в том, что ИИ может проводить оптическую биопсию в режиме реального времени. В частности, она может проверять состояние колоректальных полипов прямо в процессе колоноскопии, независимо от того, насколько компетентны врачи, проводящие осмотр. Можно будет удалить аденоматозные (раковые) полипы и не трогать обычные, неопухолевые полипы. Таким образом, существенно сократится объем вырезанных тканей кишечника.”
Другой японский ИИ диагностирует рак желудка на основе снимков этого органа изнутри. После обучения алгоритм “провел осмотр” 69 пациентов на основе 2 тысяч фотографий их желудков. Точность его анализа составила 90%. Многие разработки нацелены на то, чтобы заменить собой эндоскопию — традиционный метод диагностики рака пищевода и желудка.Среди его недостатков инвазивность, что увеличивает риск осложнений, а также дороговизна. Для этого можно использовать анализы крови и дыхания:

CancerSEEK. Данный анализ крови, основанный на поиске определенных биомаркеров, позволяет выявить 8 наиболее распространенных форм онкологических заболеваний. К ним относится рак желудка, поджелудочной железы, яичника, печени, пищевода и молочных желез. При этом анализ является более эффективным и дешевым, чем некоторые из применяющихся в медицине тестов.

Жидкая биопсия. Представленный на Всемирном конгрессе по лечению рака ЖКТ анализ ДНК по крови может показать, насколько успешно проходит лечение и нужно ли его корректировать. В будущем авторы анализа рассчитывают благодаря нему прогнозировать рак за годы до начала болезни.

Анализатор дыхания. Устройство, исследующее уровни содержания химических веществ в выдыхаемом воздухе, может помочь отличить рак желудка или пищевода от других заболеваний ЖКТ. В ходе тестирования точность анализа составила 85%.

Необходимые данные для контроля состояния кишечника может предоставить врачу проглатываемый датчик от ученых из университета Мельбурна. Устройство размером с таблетку измеряет содержание водорода, кислорода и углекислого газа в органе и каждые 5 минут передает информацию в приложение для смартфоне. Испытания датчика на людях, показали, что он точно фиксирует начало ферментирования пищи — это необходимо для анализа активности ЖКТ. Устройство AbStats от компании GI Logic, устанавливаемое на животе пациента, записывает и анализирует звуки кишечника во время переваривания пищи и отдыха. Оно позволит контролировать состояние пациентов, которые восстанавливаются после операции, и точнее понимать, когда им можно начинать употреблять жидкость и твердую пищу.

к оглавлению ↑

Лечение

Для лечения заболеваний и травм ЖКТ зачастую необходимы операции. Применение микророботов позволит проводить манипуляции неинвазивным методом. Это снижает риск осложнений, которые могут возникнуть у пациента.

Стартап EndoMaster к концу 2018 г. намерен выпустить робота, который сможет неинвазивно удалять раковые опухоли из желудка и кишечника на ранних стадиях болезни. Прототип представляет собой трубку для введения в кишечник пациента с камерой, манипуляторами на конце, а также двумя джойстиками и экраном для управления.

Для небольших задач (в основном, извлечения проглоченных мелких предметов) может использоваться разработка Массачусетского технологического института (MIT). Робот-микрохирург, складывающийся по принципу оригами, был представлен в 2016 году и протестирован в искусственной среде. С тех пор авторы ждут разрешения испытать его на животных.

Наноинженеры из Калифорнийского университета в Сан-Диего испытали покрытых антибиотиками микророботов для лечения мышей от бактериальной инфекции. Боты, доставившие лекарство непосредственно в желудок, оказались более эффективными, чем традиционная терапия. Они также снизили риск побочных действий, позволив отказаться от ингибиторов для нейтрализации желудочного сока.

Имплантируемый робот, представленный экспертами Бостонской педиатрической больницы может не просто снизить риск осложнений, но и избавить пациентов от медицинской комы. Служить робот может для лечения атрезии пищевода (его недоразвитости) и синдрома короткого кишечника. Он стимулирует рост данных органов, не мешая их работе и не вызывая отторжения. Способ не требует соблюдения строгого постельного режима, что существенно облегчает процесс лечения для пациента. При этом самая эффективная из альтернатив, процедура Фокера, подразумевает, что пациент должен находиться без сознания в течение 1–4 недель. Освободить пациента от неприятных особенностей лечения также планирует компания Portal Instruments, разработавшая “шприц” PRIME для инъекций без игл. Доза лекарства впрыскивается им под кожу тончайшей струей при помощи высокого давления. Первое средство для использования с гаджетом будет служить для лечения язвенного колита (заболевание толстой кишки). Устройство поможет не пропускать прием препаратов людям, боящимся уколов. По данным компании, в той или иной степени этот страх наблюдается у 45% пациентов некоторых хронических болезней. Сроки выпуска PRIME неизвестны, однако в конце 2017 г. команда проекта договорилась о сотрудничестве с крупной фармацевтической компанией Takeda для его доработки и продажи. Новые методы лечения заболеваний ЖКТ связаны не только с технологиями, но и с биологией:

Ученые Барселонского Института биомедицинских исследований успешно протестировали на мышах способ остановить развитие метастазов рака кишечника. Он заключается в сочетании иммунотерапии с подавлением белка TGF-beta. Руководитель исследования замечает, что эффективных альтернатив методу нет.

В Педиатрической больнице Цинциннати выяснили, что управляя белком Wnt можно вернуть стволовым клеткам кишечника способность к регенерации. Это свойство клеток органа снижается со временем, мешая впитывать питательные вещества. Полное обновление клеток в кишечнике подопытных мышей заняло 1–2 недели.

к оглавлению ↑

Бонус: борьба с перееданием и ожирением

На проблемы с ЖКТ, как и на общее состояние организма, может влиять стиль питания человека и ожирение. Новые разработки существуют и в данной области. Снижение чувства голода. Наблюдая за лабораторными мышами, ученые Пенсильванского университета выявили, что за желание поесть отвечают нейроны AgRP. Введение грызунам определенных гормонов позволило снизить их чувство голода. Механически добиться такого результата можно при помощи таблетки Elipse от компании Allurion. В желудке она надувается, занимая место, и остается в таком виде на протяжении 4 месяцев или больше, после чего выводится из организма естественным путем. В отличие от других внутрижелудочных баллонов Elipse не требует анестезии и медперсонала для ввода. Уменьшение жирности еды. Тайский фонд охраны здоровья и компания BBDO Bangkok в 2016 г. сконструировали тарелку AbsorbPlate с 500 небольшими отверстиями и поддоном, куда стекает масло. Максимально за один прием пищи тарелка способна избавить блюда от 7 мм жидкости, что снизит его калорийность на 30 калорий.

#справка С момента представления разработки новостей о ней не было — она может не выйти на рынок

Борьба с жировыми клетками. Исследователи из MIT и Женской больницы им. Бригама протестировали использование наночастиц для доставки лекарства против ожирения непосредственно в жировую ткань. Это вещество превращает белые клетки, накапливающие энергию, в коричневые, которые ее сжигают. Методика показала эффективность в экспериментах над мышами — грызуны с ожирением потеряли 10% массы тела, их уровень холестерина снизился. Исследователи Университета Техаса также разработали препарат, который поможет похудеть на клеточном уровне, ускоряя метаболизм. Он блокирует действие белка NNMT, который вырабатывается в жировых клетках и замедляет обмен веществ. Это средство тоже было протестировано на мышах с ожирением. За 10 дней применения препарата содержание жировых клеток в их организмах снизилось на 30%, а масса тела уменьшилась на 7% при неизменном режиме питания.

к оглавлению ↑

Почитать по теме


Эта статья изначально была опубликована в Дайджесте DTI — еженедельной подборке новостей об экономике и новых технологиях. Подписаться на Дайджест можно по ссылке.

Товары для здоровья желудочно-кишечного тракта | Медтроник

Компания Medtronic предлагает комплексный портфель решений, предназначенных для улучшения лечения хронических желудочно-кишечных заболеваний и рака. Наши технологии могут помочь в лечении пациентов путем раннего выявления и лечения. ],[LINK=]) , ([FOOTNOTE=Sweis R, Fox M, Anggiansah A, Wong T.Продолжительные беспроводные исследования рН обладают высокой диагностической ценностью у пациентов с симптомами рефлюкса и отрицательными 24-часовыми катетерными исследованиями рН. Нейрогастро Мотиль . 2011;23(5):419-26.],[ANCHOR=],[LINK=]) , ([FOOTNOTE=Richter JE, Pandolfino JE, Vela MF, Kahrilas PJ, Lacy BE, Ganz R, et al. , Использование технологий беспроводного мониторинга pH: краткое изложение материалов рабочей группы по диагностике пищевода. ([FOOTNOTE=Vela MF.Диагностика ГЭРБ. Gastrointest Clin N Am . 2014;24(4):655-66.],[ANCHOR=],[LINK=]) , ([FOOTNOTE=Karamanolis G, Kotsalidis G, Triantafyllou K, Polymeros D, Gaglia A, Fessatou S, et al. , Результаты комбинированного мониторинга импеданса-pH для симптомов рефрактерного рефлюкса в клинической практике. FOOTNOTE = Mainie I, Tutuian R, Shay S, Vela M, Zhang X, Sifrim D и др. Кислотный и некислотный рефлюкс у пациентов с персистирующими симптомами, несмотря на кислотосупрессивную терапию: многоцентровое исследование с использованием комбинированного амбулаторного мониторинга импеданса и рН. Гут . 2006;55:1398-402.],[ANCHOR=],[LINK=]) , ([FOOTNOTE=Кавамура О., Хосака Х., Симояма Ю., Кавада А., Курибаяши С., Кусано М. и др. Оценка Неэрозивная рефлюксная болезнь, резистентная к ингибиторам протонной помпы, по данным эзофагеальной манометрии и 24-часового импеданса пищевода и мониторинга рН. СНОСКА = Vaezi MF, Pandolfino JE, Vela MF. Клинические рекомендации ACG: диагностика и лечение ахалазии.  Am J Gastroenterol .2013;108(8):1238-49.],[ANCHOR=],[LINK=]) , ([FOOTNOTE= Bansal A, Kahrilas PJ. Изменила ли манометрия высокого разрешения подход к нарушениям моторики пищевода?  Curr Opin Gastroenterol . 2010;26:344-51.],[ANCHOR=],[LINK=]) , ([FOOTNOTE=Lee YY, Erdogan A, Rao SSC. Аноректальная манометрия высокого разрешения и высокого разрешения и давление прогресс в диагностике топографии или новый ребенок в районе.  Curr Gastroenterol Rep . 2013;15:360.],[ANCHOR=],[LINK=]) , ([FOOTNOTE=Shaheen NJ, Sharma P, Overholt BF , Wolfsen HC, Sampliner RE, Wang KK, et al.Радиочастотная абляция при пищеводе Барретта с дисплазией. N Eng J Med . 2009 May;360(22):2277-88.],[ANCHOR=],[LINK=]) , ([FOOTNOTE=Phoa KN, van Vilsteren FG, Weusten BL, Bisschops R, Schoon EJ, Ragunath K, и др. Радиочастотная абляция в сравнении с эндоскопическим наблюдением за пациентами с пищеводом Барретта и дисплазией низкой степени: рандомизированное клиническое исследование. JAMA . 2014;311(12):1-10.],[ANCHOR=],[LINK=] ) , ([FOOTNOTE=Dionisio PM, Gurudu SR, Leighton JA, Leontiadis GI, Fleischer DE, Hara AK, et al.Капсульная эндоскопия имеет значительно более высокую диагностическую ценность у пациентов с подозреваемой и установленной болезнью Крона тонкой кишки: метаанализ. Am J Гастроэнтерол . 2010;105(6):1240-8.],[ANCHOR=],[LINK=]) , ([FOOTNOTE=Элиаким Р., Ясин К., Нив Ю., Мецгер Ю., Лахтер Дж., Гал Э. и др. , Проспективная многоцентровая оценка эффективности капсулы толстой кишки второго поколения по сравнению с колоноскопией. Холленбик С.С., Пуран Н., Мэтью А.Метаанализ диагностической точности капсульной эндоскопии пищевода при пищеводе Барретта у пациентов с гастроэзофагеальной рефлюксной болезнью. Am J Гастроэнтерол . 2009 Jun;104(6):1533-9.],[ANCHOR=],[LINK=]) , ([FOOTNOTE=Sarosiek I, Selover KH, Katz LA, Semler JR, Wilding GE, Lackner JM, et др. Оценка времени транзита по кишечнику у здоровых людей и пациентов с гастропарезом с использованием технологии беспроводной моторики, Aliment Pharmacol Ther , 15 января 2010 г.;],[ANCHOR=],[LINK=]) , ([FOOTNOTE=Wani S, Muthusamy VR, Komanduri S. Получение тканей под контролем ЭУЗИ: доказательный подход (с видео).  Gastrointest Endosc . 2014 г. ;80(6):939-59.],[ANCHOR=],[LINK=]) , ([FOOTNOTE=Спада С., Хассан С., Муньос-Навас М., Нейхаус Х., Девьер Дж., Фокенс П., и др. и др. Эндоскопия капсулы толстой кишки второго поколения в сравнении с колоноскопией. Gastrointest Endosc . 2011 Sep;74(3):581-9.],[ANCHOR=],[LINK=])

Эндоскопия: цель, процедура, риски

Эндоскопия — это нехирургическая процедура, используемая для исследования пищеварительного тракта человека.Используя эндоскоп, гибкую трубку с прикрепленной к ней лампой и камерой, врач может просматривать изображения вашего пищеварительного тракта на цветном телевизионном мониторе.

Во время эндоскопии верхних отделов эндоскоп легко проводится через рот и глотку в пищевод, что позволяет врачу осмотреть пищевод, желудок и верхнюю часть тонкой кишки.

Аналогичным образом, эндоскопы можно ввести в толстую кишку (толстую кишку) через прямую кишку для осмотра этой области кишечника.Эта процедура называется ректороманоскопией или колоноскопией, в зависимости от того, насколько глубоко исследуется толстая кишка.

Специальная форма эндоскопии, называемая эндоскопической ретроградной холангиопанкреатографией, или ЭРХПГ, позволяет делать снимки поджелудочной железы, желчного пузыря и связанных с ними структур. ERCP также используется для установки стента и биопсии.

Эндоскопическое ультразвуковое исследование или ЭУЗИ сочетает в себе эндоскопию верхних отделов и ультразвуковое исследование для получения изображений и информации о различных частях пищеварительного тракта.

Зачем мне эндоскопия?

Врачи часто рекомендуют эндоскопию для оценки:

Кроме того, ваш врач может использовать эндоскоп для взятия биопсии (удаления ткани) для выявления наличия заболевания.

Эндоскопия также может быть использована для лечения проблем с пищеварительным трактом. Например, эндоскоп может не только обнаруживать активное кровотечение из язвы, но и через эндоскоп можно вводить устройства, которые могут остановить кровотечение. В толстой кишке полипы можно удалить с помощью эндоскопа, чтобы предотвратить развитие рака толстой кишки.

Также с помощью ЭРХПГ часто можно удалить желчные камни, которые вышли за пределы желчного пузыря и попали в желчные протоки.

Безопасна ли эндоскопия?

В целом эндоскопия очень безопасна; однако у процедуры есть несколько потенциальных осложнений, которые могут включать:

  • Перфорация (разрыв стенки кишки)
  • Реакция на седацию
  • Инфекция
  • Кровотечение
  • Панкреатит в результате ERCP
  • Эндоскопия?

    Ваш терапевт или семейный врач может провести ректороманоскопию в своем кабинете.Однако все остальные процедуры эндоскопии обычно выполняются специалистами-гастроэнтерологами (гастроэнтерологами). Другие специалисты, такие как гастроинтестинальные хирурги, также могут выполнять многие из этих процедур.

    Как подготовиться к эндоскопии?

    Подготовка кишечника. Обследование верхних отделов пищеварительного тракта (эндоскопия верхних отделов пищеварительного тракта или ЭРХПГ) не требует ничего, кроме голодания в течение 6-8 часов до процедуры. Для осмотра толстой кишки ее необходимо очистить от каловых масс. Поэтому за день до процедуры дают слабительное или группу слабительных.

    Седация. Для большинства обследований с помощью эндоскопа предоставляется седативное средство. Это повышает комфорт человека, проходящего обследование. Седативное средство, вводимое внутривенно, вызывает расслабление и легкий сон. Воспоминаний об этой процедуре обычно немного, если они вообще есть. Пациенты просыпаются в течение часа, но действие лекарств более продолжительное, поэтому до следующего дня садиться за руль небезопасно.

    Общая анестезия (погружает вас в сон на некоторое время) проводится только в особых случаях (у маленьких детей и при планировании очень сложных процедур).

    Верхний отдел ЖКТ | Эзофаграмма | Бариевая ласточка

    Рентгенография верхних отделов желудочно-кишечного тракта или верхних отделов желудочно-кишечного тракта использует форму рентгеновского излучения в реальном времени, называемую рентгеноскопией, и контрастное вещество на основе бария для получения изображений пищевода, желудка и тонкой кишки. Это безопасно, неинвазивно и может использоваться для точной диагностики боли, кислотного рефлюкса, крови в стуле и других симптомов.

    Вас проинструктируют, как подготовиться. Ваш желудок должен быть пуст, поэтому вам, скорее всего, посоветуют ничего не есть и не пить (включая пероральные лекарства) и не жевать жвачку после полуночи накануне вечером.Сообщите своему врачу, если есть вероятность, что вы беременны, и обсудите любые недавние заболевания, состояния здоровья, лекарства, которые вы принимаете, и аллергии, особенно на контрастные вещества. Оставьте украшения дома и носите свободную удобную одежду. Вас могут попросить надеть платье.

    Что такое рентгенография верхних отделов желудочно-кишечного тракта?

    Рентгенография верхних отделов желудочно-кишечного тракта, также называемая верхним отделом желудочно-кишечного тракта, представляет собой рентгенологическое исследование пищевода, желудка и начального отдела тонкой кишки (также известной как двенадцатиперстная кишка).Изображения создаются с использованием специальной формы рентгеновского излучения, называемой флюороскопией, и перорально принимаемого контрастного вещества, такого как барий.

    Рентгенологическое исследование помогает врачам диагностировать и лечить заболевания. Он подвергает вас небольшой дозе ионизирующего излучения для получения изображений внутренней части тела. Рентгеновские снимки являются старейшим и наиболее часто используемым видом медицинской визуализации.

    Рентгеноскопия позволяет увидеть внутренние органы в движении. Когда верхний отдел желудочно-кишечного тракта покрыт барием, рентгенолог может увидеть и оценить анатомию и функцию пищевода, желудка и двенадцатиперстной кишки.

    Рентгенологическое исследование, при котором оцениваются только глотка и пищевод, называется глотанием бария.

    В дополнение к питью бария некоторым пациентам также дают кристаллы пищевой соды (похожие на Alka-Seltzer) для дальнейшего улучшения изображений. Эта процедура называется воздушным контрастированием или двойным контрастированием верхних отделов желудочно-кишечного тракта.

    Иногда некоторым пациентам назначают другие формы перорального контраста, обычно содержащие йод. Эти альтернативные контрастные вещества можно использовать, если пациент недавно перенес операцию на желудочно-кишечном тракте или имеет аллергию на другие контрастные вещества.Рентгенолог определит, какой тип контрастного вещества будет использоваться.

    начало страницы

    Каковы некоторые распространенные применения этой процедуры?

    Обследование верхних отделов желудочно-кишечного тракта помогает оценить функцию пищеварения и может выявить:

    • язвы
    • опухоли
    • воспаление пищевода, желудка и двенадцатиперстной кишки
    • грыжи пищеводного отверстия диафрагмы
    • рубцы
    • засоры
    • аномалии мышечной стенки желудочно-кишечного тракта
    • анатомические проблемы, такие как мальротация кишечника (заворот кишечника у ребенка)

    Эта процедура также используется для диагностики причины таких симптомов, как:

    • затрудненное глотание
    • боль в груди и животе
    • рефлюкс (обратный ток частично переваренной пищи и пищеварительных соков)
    • необъяснимая рвота
    • сильное расстройство желудка
    • кровь в стуле (указывающая на внутреннее желудочно-кишечное кровотечение)

    начало страницы

    Как мне подготовиться?

    Ваш врач даст вам подробные инструкции о том, как подготовиться к обследованию верхних отделов желудочно-кишечного тракта.

    Расскажите своему врачу обо всех лекарствах, которые вы принимаете. Перечислите любые аллергии, особенно на йодсодержащие контрастные вещества. Расскажите своему врачу о недавних заболеваниях или других заболеваниях.

    Женщины должны всегда сообщать об этом своему врачу и лаборанту если они беременны. Врачи не будут проводить много тестов во время беременности, чтобы не подвергать плод воздействию радиации. Если рентген необходим, врач примет меры предосторожности, чтобы свести к минимуму облучение ребенка. Дополнительную информацию о беременности и рентгеновских снимках см. на странице «Безопасность при рентгенографии, интервенционной радиологии и процедурах ядерной медицины».

    Чтобы обеспечить наилучшее качество изображения, ваш желудок должен быть пуст. Поэтому ваш врач, скорее всего, попросит вас ничего не есть и не пить (включая любые лекарства, принимаемые внутрь, особенно антациды) и воздерживаться от жевания резинки после полуночи в день обследования.

    Возможно, вам придется снять одежду и/или переодеться для экзамена. Снимите украшения, съемные зубные протезы, очки и любые металлические предметы или одежду, которые могут мешать рентгеновским снимкам.

    начало страницы

    Как выглядит рентгеновское оборудование?

    Для этого исследования обычно используется рентгенографический стол, одна или две рентгеновские трубки и видеомонитор. Флюороскопия преобразует рентгеновские лучи в видеоизображения. Врачи используют его для наблюдения и руководства процедурами. Рентгеновский аппарат и детектор, подвешенный над столом для осмотра, создают видео.

    начало страницы

    Как работает процедура?

    Рентгеновские лучи — это форма излучения, подобная свету или радиоволнам.Рентгеновские лучи проходят через большинство объектов, включая тело. Техник тщательно направляет рентгеновский луч на интересующую область. Аппарат производит небольшую вспышку радиации, которая проходит через ваше тело. Излучение записывает изображение на фотопленку или специальный детектор.

    Рентгеноскопия использует непрерывный или импульсный рентгеновский луч для создания изображений и их проецирования на видеомонитор. На вашем экзамене может использоваться контрастное вещество, чтобы четко определить область интереса. Рентгеноскопия позволяет врачу увидеть суставы или внутренние органы в движении.Экзамен также захватывает неподвижные изображения или видеоролики и сохраняет их в электронном виде на компьютере.

    Большинство рентгеновских снимков представляют собой цифровые файлы, хранящиеся в электронном виде. Ваш врач может легко получить доступ к этим сохраненным изображениям для диагностики и управления вашим состоянием.

    начало страницы

    Как выполняется процедура?

    Техник-рентгенолог и рентгенолог, врач, специально обученный для наблюдения и интерпретации рентгенологических исследований, проводят пациента через серию верхних отделов желудочно-кишечного тракта.

    Когда пациент выпивает жидкий барий, напоминающий светлый молочный коктейль, рентгенолог наблюдает за прохождением бария через пищеварительный тракт пациента с помощью флюороскопа, устройства, которое проецирует рентгенографические изображения в виде кинопоследовательности на монитор. Стол для осмотра будет располагаться под разными углами, а живот пациента может быть сжат, чтобы способствовать распространению бария. Как только верхний отдел желудочно-кишечного тракта будет адекватно покрыт барием, будут сделаны неподвижные рентгеновские снимки, которые будут сохранены для дальнейшего просмотра.

    Дети обычно без возражений пьют бариевое контрастное вещество. Если ребенок не будет пить контрастное вещество, рентгенологу может потребоваться ввести небольшую трубку в желудок для завершения обследования.

    Очень маленьких детей можно поместить на специальную вращающуюся платформу, чтобы помочь им принять наклонное положение. Это позволяет радиологу видеть все органы. Детей старшего возраста попросят оставаться неподвижными и могут попросить задержать дыхание на несколько секунд, пока делаются рентгеновские снимки.

    Детям старшего возраста может быть проведена серия рентгенографии верхних отделов желудочно-кишечного тракта с двойным контрастированием. Пациент проглатывает кристаллы пищевой соды, которые создают газ в желудке, пока делают дополнительные рентгеновские снимки.

    Когда обследование будет завершено, лаборант может попросить вас подождать, пока радиолог не подтвердит, что у него есть все необходимые снимки.

    Этот экзамен обычно выполняется в течение 20 минут.

    начало страницы

    Что я буду испытывать во время и после процедуры?

    Иногда пациенты находят густую консистенцию бария неприятной и трудно глотаемой.Жидкий барий имеет меловой вкус, который может быть несколько замаскирован добавленными ароматизаторами, такими как клубника или шоколад.

    Некоторым пациентам может быть неудобно наклоняться на столе для осмотра и оказывать давление на живот. Исследование также может вызвать у вас вздутие живота.

    Если вы получаете газообразующие кристаллы, вы можете почувствовать потребность отрыгнуть. Однако радиолог или лаборант посоветует вам попытаться удержать газ (при необходимости проглотив слюну), чтобы улучшить детализацию рентгеновских изображений.

    В некоторых медицинских центрах лаборант может свести к минимуму движение пациента, автоматически наклоняя диагностический стол. Эти действия гарантируют, что барий покроет все части верхних отделов желудочно-кишечного тракта. По мере продолжения процедуры лаборант или рентгенолог может попросить вас выпить больше бария. Вы можете услышать механические шумы рентгенографического аппарата, перемещающегося на место во время исследования.

    После обследования вы можете возобновить обычную диету и принимать пероральные лекарства, если ваш врач не дал иных указаний.

    Барий может окрасить ваш стул в серый или белый цвет в течение 48–72 часов после процедуры. Иногда барий может вызвать временный запор, который обычно лечится безрецептурным слабительным. Также может помочь употребление большого количества жидкости в течение нескольких дней после теста. Если вы не можете опорожнить кишечник или если после обследования ваши привычки дефекации претерпевают какие-либо существенные изменения, вам следует обратиться к врачу.

    начало страницы

    Кто интерпретирует результаты и как их получить?

    Рентгенолог , врач, обученный контролировать и интерпретировать рентгенологические исследования, будет анализировать изображения.Рентгенолог отправит подписанный отчет вашему основному лечащему врачу или лечащему врачу, который обсудит с вами результаты  .

    Возможно, вам потребуется повторное обследование. Если это так, ваш врач объяснит, почему. Иногда последующее обследование дополнительно оценивает потенциальную проблему с помощью большего количества изображений или специальной техники визуализации. Он также может увидеть, произошли ли какие-либо изменения в задаче с течением времени. Последующие осмотры часто являются лучшим способом убедиться, что лечение работает или проблема требует внимания.

    начало страницы

    Каковы преимущества и риски?

    Преимущества

    • Рентгенография верхних отделов желудочно-кишечного тракта — чрезвычайно безопасная неинвазивная процедура.
    • Результаты исследования верхних отделов желудочно-кишечного тракта обычно позволяют точно оценить состояние пищевода, желудка и двенадцатиперстной кишки.
    • Поскольку барий не всасывается в кровь, аллергические реакции возникают крайне редко.
    • После рентгенологического исследования в вашем теле не остается радиации.
    • Рентген обычно не имеет побочных эффектов в типичном диагностическом диапазоне для этого исследования.

    Риски

    • Всегда существует небольшая вероятность рака в результате чрезмерного облучения. Однако, учитывая небольшое количество радиации, используемой в медицинской визуализации, польза от точного диагноза намного перевешивает связанный с этим риск.
    • Доза облучения для этой процедуры варьируется. Дополнительную информацию о дозе облучения см. на странице «Доза облучения при рентгенологическом и КТ-обследовании».
    • Иногда у пациентов может быть аллергия на ароматизатор, добавляемый к некоторым маркам бария. Если у вас возникли аллергические реакции после употребления шоколада, некоторых ягод или цитрусовых, обязательно сообщите об этом лечащему врачу или технологу перед процедурой.
    • Существует небольшая вероятность того, что какое-то количество бария может быть задержано, что приведет к закупорке пищеварительной системы. Поэтому пациентам с известной обструкцией желудочно-кишечного тракта не следует проходить это обследование.
    • Женщины должны всегда сообщать своему врачу и рентгенологу, если они беременны. Дополнительную информацию о беременности и рентгеновских снимках см. на странице «Безопасность при рентгенографии, интервенционной радиологии и процедурах ядерной медицины».

    Несколько слов о минимизации радиационного облучения

    Врачи проявляют особую осторожность во время рентгеновских исследований, чтобы использовать самую низкую возможную дозу облучения при получении наилучших изображений для оценки. Национальные и международные организации по защите от радиологии постоянно пересматривают и обновляют стандарты методов, которые используют специалисты в области радиологии.

    Современные рентгеновские системы сводят к минимуму паразитное (рассеянное) излучение за счет использования контролируемых рентгеновских лучей и методов контроля дозы. Это гарантирует, что области вашего тела, не отображаемые на изображении, получат минимальное облучение.

    начало страницы

    Каковы ограничения рентгенографии верхних отделов желудочно-кишечного тракта (ЖКТ)?

    Легкое раздражение слизистой оболочки желудка или пищевода трудно обнаружить, а также язвы диаметром менее 1/4 дюйма. Тест обнаружит более крупные язвы.Это также может указывать на наличие основной инфекции, вызванной бактерией Helicobacter pylori, наиболее частой причиной язв; но для подтверждения этой инфекции могут потребоваться дополнительные неинвазивные тесты, такие как анализ крови или дыхательный тест. Наконец, с помощью этого теста нельзя проводить биопсию любых аномальных участков.

    начало страницы

    Эта страница была проверена 15 апреля 2022 г.

    границ | Использование искусственного интеллекта для улучшения контроля качества гастроинтестинальной эндоскопии

    Введение

    Искусственный интеллект (ИИ) — это новая и мощная технология.В отличие от машин, человеческий мозг может совершать ошибки в длительной работе из-за усталости и стресса, а также из-за других отвлекающих факторов; Таким образом, технология ИИ может компенсировать ограниченные возможности человека. За последние несколько десятилетий ИИ стал привлекать все большее внимание в области биомедицины. 28 сентября 2019 г. состоялось междисциплинарное совещание, на котором академические, отраслевые и регулирующие эксперты из разных областей обсудили технологические достижения в области ИИ в гастроэнтерологических исследованиях и пришли к выводу, что ИИ изменит область гастроэнтерологии, особенно в области эндоскопии и интерпретации изображений (1).На самом деле, есть много случаев пропуска обнаружения поражения из-за некачественной эндоскопии, которые можно значительно сократить с помощью ИИ.

    До сих пор ИИ в основном применялся в области эндоскопии в двух аспектах: компьютерное обнаружение (CADe) и компьютерная диагностика (CADx) (2). Хотя многие из преимуществ ИИ кажутся многообещающими для рутинной эндоскопии, эндоскопия по-прежнему сильно зависит от технических навыков эндоскописта. Таким образом, повышение качества эндоскопии необходимо для повышения уровня выявления и обеспечения правильной диагностики заболеваний.

    В этом обзоре мы обобщаем литературу по ИИ в эндоскопии желудочно-кишечного тракта, уделяя особое внимание роли ИИ в мониторинге (рис. 1) — главным образом, в контроле времени эндоскопии, снижении эндоскопической слепоты, повышении процента успеха при обнаружении поражений высокого риска, оценка подготовки кишечника, повышение частоты обнаружения полипов и автоматическое фотографирование и написание отчетов с целью улучшения качества ежедневной эндоскопии и превращения ИИ в мощного помощника эндоскопистов в обнаружении и диагностике заболеваний.

    Рисунок 1 . Использование ИИ в эндоскопии желудочно-кишечного тракта. (A) Отобразите исследуемый участок, уменьшите частоту слепых зон при эндоскопии. (B,C) Определить глубину и границы инвазии рака желудка. (D) Автоматическая оценка кишечника. (E) Регистрация в режиме реального времени времени работы, проверенных деталей и оценок. (F) Анализ тенденций качества эндоскопии.

    Термины, относящиеся к AI

    В последние годы распространение приложений на основе ИИ быстро изменило то, как мы работаем и живем.ИИ относится к способности машины или компьютера учиться и решать проблемы, имитируя человеческий разум с человеческим познанием и выполнением задач (3).

    Машинное обучение (ML) и глубокое обучение (DL) можно считать подмножествами ИИ. Машинное обучение является фундаментальной концепцией ИИ, которую можно описать как изучение компьютерных алгоритмов, которые автоматически улучшаются посредством обучения и практики с течением времени (4). Этот подход требует ввода человеком значимых характеристик изображения в обучаемый алгоритм прогнозирования, такой как классификатор (5).Глубокое обучение (ГО) — это трансформирующий метод машинного обучения, который позволяет передавать обучение, при котором параметры на каждом уровне изменяются на основе представлений на предыдущих уровнях, и может эффективно применяться, даже если новая задача имеет ограниченный набор обучающих данных (6). .

    Искусственные нейронные сети (ИНС) — это контролируемые модели, очень похожие на организацию центральной нервной системы человека. Сверточные нейронные сети (CNN) — это еще более продвинутый цифровой метод глубокого обучения, широко используемый для распознавания изображений и образов.CNN похожи на человеческий мозг в своем подходе к мышлению и используют большие наборы данных изображений для обучения. Обычно набор данных делится случайным образом, а подмножество резервируется для перекрестной проверки (7).

    Применение ИИ в желудочно-кишечном тракте

    Определение анатомии

    Для эндоскопии верхних отделов желудочно-кишечного тракта Европейское общество гастроинтестинальной эндоскопии (EGSE) предложило набор изображений восьми специфических ориентиров верхних отделов желудочно-кишечного тракта (UGI) (8), и было разработано несколько аналогичных методов классификации.ИИ оказался полезным для идентификации и маркировки анатомических участков верхних отделов пищеварительного тракта. Такияма и др. разработали CNN для определения анатомического расположения изображений гастродуоденоскопии (ЭГДС) пищевода. Для обучения они собрали 27 335 изображений ЭГДС и разделили их на четыре основные анатомические части (гортань, пищевод, желудок и двенадцатиперстную кишку) с тремя подклассами желудка (верхняя, средняя и нижняя). Было обнаружено, что точность составляет 97%, но клиническое применение ограничено (9).Система Wisense AI, разработанная Wu et al. классифицировали 26 сайтов EGD и отслеживали слепые зоны в режиме реального времени с помощью обучения с подкреплением, достигнув уровня точности 90,02% и добившись значительного прогресса в режиме реального времени (10, 11). Сон Джи Чой и др. разработали управляемую искусственным интеллектом систему контроля качества для ФГДС с использованием CNN с 2599 ретроспективно собранными и помеченными изображениями, полученными в результате 250 операций ФГДС. С использованием разработанной модели изображения ЭГДС были классифицированы по 8 локациям с точностью 97.58% и чувствительность 97,42% (12).

    В нижних отделах пищеварительного тракта система искусственного интеллекта может автоматически идентифицировать слепую кишку и контролировать скорость ее эндоскопического вывода. Самарасена и др. разработала CNN, которая может автоматически обнаруживать оборудование во время эндоскопии, такое как петли, щипцы, катетер для аргоно-плазменной коагуляции, вспомогательное эндоскопическое оборудование, анатомический колпачок, зажимы, расширительные баллоны, кольца и инъекционные иглы. Точность, чувствительность и специфичность этих устройств, обнаруженных CNN, были равны нулю.97, 0,95 и 0,97 соответственно (13). Основываясь на функции устройства распознавания, система ИИ может дополнительно помочь точно измерить размер полипа и помочь эндоскописту быстро определить, оставить ли его на месте или удалить и выбросить. Карнс и др. разработали CNN для автоматической идентификации слепой кишки (13), а ENDOANGEL дополнительно может контролировать скорость выхода, колоноскопическую интубацию и время выхода и предупреждать эндоскопического хирурга о слепых зонах, вызванных эндоскопическим скольжением (14).Идентификация анатомических частей пищеварительного тракта и их точная классификация могут помочь неопытным эндоскопистам правильно определить место исследования, а также снизить частоту слепых зон.

    Снижение частоты слепых зон при эндоскопии

    Рак желудка и пищевода являются распространенными видами рака пищеварительного тракта, но их легко не заметить при эндоскопии, особенно в странах, где заболеваемость низка, а обучение ограничено. 5-летняя выживаемость при раке желудка сильно коррелирует со стадией рака желудка на момент постановки диагноза, поэтому очень важно повысить частоту выявления раннего рака желудочно-кишечного тракта (ЖКТ).Некоторые слепые пятна на слизистой оболочке желудка, такие как синус и малая кривизна дна, могут быть скрыты от эндоскописта, что в значительной степени зависит от компетентности эндоскописта.

    Чтобы уменьшить частоту слепых зон при ЭГДС, Wu et al. построила систему улучшения качества в режиме реального времени, известную как WISENSE. Благодаря обучению на 34 513 изображениях желудка слепые зоны были обнаружены на реальных видео ЭГДС с точностью 90,40%. В одноцентровом рандомизированном контролируемом исследовании частота слепых зон в группе WISENSE и контрольной группе равнялась 5.86 и 22,46% соответственно, что свидетельствует о значительном снижении количества слепых зон с помощью WISENSE. Кроме того, WISENSE может автоматически создавать файлы фотографий, что повышает качество ежедневной эндоскопии (10).

    В проспективном одинарном слепом рандомизированном контролируемом исследовании 437 пациентов были случайным образом распределены для проведения ультратонкой трансоральной эндоскопии без седации (U-TOE), традиционной эзофагогастродуоденоскопии без седации (к-ЭГДС) или к-ЭГДс с седацией, и каждая группа была разделена на две группы. подгруппы по наличию или отсутствию помощи со стороны системы ИИ.Среди всех групп частота слепых зон в группе с ИИ составила 3,42%, что было намного ниже, чем в контрольной группе (22,46%), а добавление ИИ оказало наибольшее влияние на группу с седативной кето-ЭГДС. 11).

    Направляемая биопсия

    Плоскоклеточная карцинома глотки и пищевода является распространенным заболеванием, и одно рандомизированное контролируемое исследование показало, что специфичность карциномы пищевода составила не более 42,1%, тогда как чувствительность для неопытных врачей составила всего 53% (15, 16).Сиэтлские протоколы и развивающиеся технологии визуализации могут помочь в диагностике, но остаются некоторые проблемы, такие как необходимость обращения к специалисту, низкая чувствительность и ошибки выборки (17, 18).

    Американское общество эндоскопии желудочно-кишечного тракта признает использование передовых технологий визуализации для перехода от случайной биопсии к прицельной биопсии при определенных обстоятельствах. Методы визуализации с прицельной биопсией для выявления дисплазии высокой степени (HGD) или ранней аденокарциномы пищевода (EAC) достигают чувствительности ≥90%, отрицательных прогностических значений ≥98% и достаточно высокой специфичности (80%) для уменьшения количества биопсий (19). ).Однако для этого требуется длительный период обучения, и только опытные эндоскописты могут достичь этого уровня.

    Система искусственного интеллекта может помочь эндоскопистам перейти от случайной биопсии к целенаправленной биопсии и повысить частоту обнаружения эндоскопических поражений без необходимости сложных процедур обучения. Чтобы улучшить обнаружение ранних опухолей пищевода, de Groof et al. проверил систему CADe на основе DL с использованием пяти независимых наборов данных. Система CAD классифицировала изображения как новообразования или недиспластические ПБ с точностью 89%, чувствительностью 90% и специфичностью 88%.Кроме того, в двух других проверочных наборах данных система точно определила наилучшее место для биопсии в 97 и 92% случаев (20). CNN, построенный Shichijo et al. был использован для обнаружения Helicobacter pylori путем классификации анатомических частей желудка (21, 22). Чувствительность, специфичность и точность были повышены по сравнению с эндоскопистами, что улучшило выбор места биопсии (21, 23).

    Традиционно биопсия использовалась для оценки характера поражений.Однако системы CADx могут помочь предсказать гистологию даже при отсутствии биопсии. Эндоцитоскопия представляет собой процедуру контактной микроскопии, позволяющую в режиме реального времени оценить атипию клеток, тканей и кровеносных сосудов in vivo . EndoBRAIN, комбинация эндоцитоскопии и узкоспектральной визуализации (NBI), представляет собой платформу для проведения автоматизированной оптической биопсии, которая была проверена и оценена на 100 изображениях колоректальных поражений, резецированных эндоскопически и подвергнутых патологии; система EndoBRAIN показывает точность 90% (24).Используя лазерно-индуцированную автофлуоресцентную спектроскопию, которая объединяет оптические волокна в стандартные биопсийные щипцы и срабатывает при контакте, система WAVSTAT4 обеспечивает автоматическую оптическую биопсию полипов толстой кишки в режиме реального времени. При проспективной проверке 137 полипов точность системы WAVSTAT4 составила 85% (25). Использование систем CADx может помочь уменьшить неравномерность уровней наблюдателей, тем самым улучшая стандартизацию и обеспечивая более широкое применение менее опытными эндоскопистами (26).

    Определение глубины и границы инвазии рака желудка

    Рак желудка является распространенным видом рака пищеварительного тракта, поэтому раннее распознавание рака имеет особое значение. Тем не менее, ранняя эндоскопическая диагностика затруднена, так как в большинстве ранних случаев рака желудка наблюдается лишь небольшое углубление или выпячивание со слабым красным цветом. Прогнозирование глубины инфильтрации стенки желудка является трудной задачей, и проведение оптической диагностики с использованием методов улучшения изображения, гибкого спектрального улучшения изображения (FICE) или синего лазера (BLI) оказалось полезным при условии, что эндоскопист большой опыт.ИИ помогает решить проблему недостаточного опыта эндоскопистов (27).

    Для изучения глубины инвазии плоскоклеточного рака пищевода (ESCC) две японские исследовательские группы отдельно разработали и обучили систему CADX. Чувствительность и точность системы, изученной Nakagawa et al. отличить патологическую слизистую и подслизистую микроинвазивную карциному от подслизистой глубокой инвазивной карциномы составили 90,1 и 91,0% соответственно, а специфичность составила 95,8%. Система сравнивалась с данными 16 опытных специалистов-эндоскопистов, и было показано, что ее эффективность сопоставима (28).Система CADX Tokai et al. обнаружила 95,5% ESCC (279/291) на тестовых изображениях в течение 10 с и правильно оценила глубину инфильтрации с чувствительностью 84,1% и точностью 80,9%, что было лучше, чем у точность 12 из 13 экспертов-эндоскопистов (29). Кубота и др. разработали модель CADx для диагностики глубины ранней инвазии рака желудка на гастроскопических изображениях. Для компьютерного обучения было использовано около 800 изображений, а общий показатель точности составил 64,7%. Показатели диагностической точности на стадиях Т1, Т2, Т3 и Т4 составили 77.2, 49,1, 51,0 и 55,3% соответственно (30). Чжу и др. разработал алгоритм CNN, используя 790 эндоскопических изображений для обучения и еще 203 для проверки, чтобы оценить глубину инвазии рака желудка. Точность системы составила 89,2 %, чувствительность — 74,5 %, а специфичность — 95,6 % (31).

    Используя увеличенные изображения NBI, Kanesaka et al. разработали инструмент CADe, который можно использовать для обнаружения, помимо изображения границы между раковыми и нераковыми поражениями желудка, с 96.Точность 3%, чувствительность 96,7% и специфичность 95% (32). Мияки и др. разработали систему анализа на основе машины опорных векторов (SVM) для количественной идентификации рака желудка вместе с эндоскопией BLI. Обучающая выборка была создана с использованием 587 изображений рака желудка и 503 изображений окружающих нормальных тканей, а проверочная выборка состоит из 100 изображений ЭГК 95 пациентов. Все эти изображения были исследованы с увеличением BLI с использованием системы лазерной эндоскопии. Результаты показали, что среднее выходное значение SVM для раковых поражений равнялось 0.846 ± 0,220, красных поражений — 0,381 ± 0,349, окружающих тканей — 0,219 ± 0,277. Выходное значение SVM для раковых поражений было значительно выше, чем для красных поражений или окружающих тканей. Средний результат недифференцированного рака был выше, чем у дифференцированного рака (33).

    Идентификация и характеристика колоректальных поражений

    Измерение размера полипа важно для эффективной диагностики, лечения и установления интервалов мониторинга.Ван и др. разработал алгоритм, который использует визуальные признаки поперечного сечения краев и классификаторы на основе правил для обнаружения краев полипов и отслеживания краев обнаруженных полипов. Программа правильно обнаружила 42 из 43 снимков полипов (97,7%) из 53 видео, случайно выбранных двумя разными процессорами эндоскопов. Система может помочь эндоскопистам обнаружить больше полипов в клинической практике (34). Рекуа и др. (35) разработали CNN для оценки размера полипов при колоноскопии. Эта система может работать во время колоноскопии в реальном времени и разделять полипы на 3 группы по размеру ≤5, 6–9 и ≥10 мм, при этом окончательная модель показывает точность 0.97, 0,97 и 0,98 соответственно. Бирн и др. также описали оцениваемую в реальном времени модель глубокой нейронной сети (DNN) для обнаружения полипов с точностью, чувствительностью, специфичностью, отрицательной прогностической ценностью и положительной прогностической ценностью 94,0, 98,0, 83,0, 97,0 и 90,0% для дифференциации аденомы (36). .

    Ито и др. разработали эндоскопическую CNN для определения глубины инвазии злокачественных полипов толстой кишки. Чувствительность, специфичность и точность системы диагностики глубокой инвазии (cT1b) составила 67.5, 89,0 и 81,2% соответственно. Использование компьютерной системы поддержки эндоскопической диагностики позволяет поставить количественный диагноз, не полагаясь на навыки и опыт эндоскописта (37).

    Использование систем искусственного интеллекта в качестве дополнительных средств клинической поддержки позволяет более широко использовать стратегии «оставить на месте» и «удалить и выбросить» для лечения небольших колоректальных полипов. Чен и др. разработали систему CADx с DNN-CAD для идентификации неопластических или пролиферативных колоректальных полипов размером менее 5 мм.Обучающая выборка состояла из 1476 изображений неопластических полипов и 681 изображения пролиферативных полипов, а тестовая выборка состояла из 96 изображений пролиферативных полипов и 188 изображений небольших неопластических полипов. Система достигла 96,3% чувствительности, 78,1% специфичности и 90,1% точности при дифференциации опухолей от пролиферативных полипов. Система DNN-CAD смогла классифицировать полипы быстрее, чем специалисты или неспециалисты (38).

    Автоматическая оценка очищения кишечника

    Частота обнаружения аденомы (ADR) является общепринятой мерой качества колоноскопии, определяемой как процент пациентов, у которых хотя бы одна аденома обнаружена во время колоноскопии, выполненной эндоскопистом.ADR отрицательно коррелирует с риском межстадийного колоректального рака, и существует сильная положительная корреляция между качеством подготовки кишечника и ADR толстой кишки. Для оценки готовности кишечника были разработаны различные инструменты, такие как Бостонская шкала готовности кишечника (BBPS) и Оттавская шкала готовности кишечника, но среди врачей-эндоскопистов также существуют субъективные предубеждения и различия. Шкала подготовки кишечника — еще один показатель, который может автоматически оцениваться с помощью ИИ, при этом достигаются хорошие результаты.В экспериментальном исследовании с использованием моделей ИИ для оценки показателей качества, таких как площадь поверхности слизистой оболочки и показатель готовности кишечника, изучались достаточность расширения толстой кишки и четкость эндоскопических изображений (39). В другом исследовании использовалась глубокая CNN для разработки новой системы под названием ENDOANGEL для оценки подготовки кишечника. ENDOANGEL в конечном итоге достиг точности 93,33% на 120 изображениях и 89,04% на 20 видео осмотров в реальном времени, что выше, чем уровень точности эндоскопистов, принимавших участие в исследовании.Точность на 100 изображений с пузырьками также достигла 80,00% (40).

    Программное обеспечение, разработанное Philip et al. обеспечить обратную связь о качестве работы колоноскопии тремя способами: измерение резкости изображения с видео в режиме реального времени, оценка скорости выхода и определение степени подготовки кишечника. Было проанализировано четырнадцать видеороликов скрининговой колоноскопии, и результаты были сопоставлены с результатами трех экспертов-гастроэнтерологов. Для всех образцов видео колоноскопии средняя оценка качества для автоматизированной системы и рецензентов составила 3.45 и 3,00 соответственно. Кроме того, чем выше оценка скорости вывода эндоскописта, тем выше автоматизированная общая оценка качества (41).

    В недавнем исследовании Gong et al. (42) создали интеллектуальную систему контроля качества пищеварительной эндоскопии в режиме реального времени, способную ретроспективно анализировать данные эндоскопии и помогать эндоскопистам понимать показатели, связанные с осмотром, такие как время осмотра и уровень слепоты, ADR и показатель успешной подготовки кишечника. Отчет о жалобах может быть сгенерирован автоматически, и эти данные могут дополнительно проанализировать изменяющуюся тенденцию частоты обнаружения колоноскопии аденомы и предраковых поражений, чтобы помочь эндоскопистам проанализировать свои собственные недостатки и внести улучшения.

    Идентификация и характеристика поражений мочевыводящих путей

    Распространенный рак пищевода и желудка часто имеет неблагоприятный прогноз, поэтому раннее эндоскопическое выявление верхних отделов желудочно-кишечного тракта (UGI) особенно важно. Сообщалось, что в европейском сообществе частота пропущенных диагнозов рака ВГИ колеблется от 5 до 11%, в то время как частота опухолей Барретта на ранней стадии достигает 40% (43). Системы искусственного интеллекта могут помочь эндоскопистам обнаруживать опухоли верхних отделов пищеварительного тракта и повышать скорость обнаружения.Тем не менее, эти системы все еще являются экспериментальными, и их клиническая применимость все еще остается неясной.

    Чтобы изучить диагностическую эффективность ИИ при обнаружении и характеристике поражений мочевыводящих путей, Julia Arribas et al. провели поиск в соответствующих базах данных до июля 2020 года, проанализировали и оценили комплексную диагностическую точность, чувствительность и специфичность ИИ. Согласно метаанализу, система ИИ показала высокую точность в обнаружении опухолевых поражений ВГИ, а ее высокая производительность охватывала все диапазоны опухолевых поражений ВГИ [включая плоскоклеточную неоплазию пищевода (ESCN), неоплазию, связанную с пищеводом Барретта (BERN) и аденокарцинома желудка (ГКА)].Чувствительность ИИ для выявления опухолей ВГИ составила 90 %, специфичность — 89 %, а общая AUC — 0,95 (ДИ 0,93–0,97) (43).

    Леонардо Фраццони и др. оценили точность врачей-эндоскопистов в выявлении опухолей UGI с использованием валидационной исследовательской структуры AI с AUC 0,90 для ESCN (95% ДИ 0,88–0,92) и 0,86 для Берна (95% ДИ 0,84–0,88). Результаты показали, что точность эндоскопистов в выявлении опухолей ВГИ была не особенно высокой, и предположили, что валидационные исследования ИИ можно использовать в качестве основы для оценки возможностей эндоскопистов в будущем (44).

    Чтобы изучить клиническую применимость ИИ для повышения частоты выявления раннего рака пищевода, мы разработали проспективный рандомизированный простой слепой параллельный контролируемый эксперимент для оценки эффективности системы ИИ ENDOANGEL в улучшении выявления поражений высокого риска. в пищеводе (рис. 2). ENDOANGEL — это модель искусственного интеллекта, основанная на алгоритме глубокого обучения, который распознает и подсказывает поражения пищевода высокого и низкого риска при NM-NBI. Он описывает диапазон подозрительных поражений в виде подсказки и дает рейтинг риска.Мы надеемся, что ENDOANGEL может увеличить частоту выявления поражений пищевода высокого риска с помощью электронной гастроскопии пищевода. В настоящее время это клиническое исследование продолжается. На ранней стадии мы использовали большое количество видео гастроскопии поражений пищевода высокого риска для обучения модели. На доэкспериментальном этапе было установлено, что у модели была проблема неправильной оценки кардии, то есть зубчатая линия была ошибочно принята за очаг поражения. Чтобы уменьшить количество ошибочных суждений, мы дополнительно обучили модель, и после обучения эта проблема была значительно улучшена.В то же время, как и в других исследованиях, эта модель иногда ошибочно принимает пузырьки и слизь за повреждения. На данный момент ИИ не идеален, но, как и в случае с проблемой, возникшей в этом эксперименте, благодаря более глубокому обучению и непрерывному обучению частота ошибок будет постепенно уменьшаться, чтобы обеспечить высокий уровень правильного обнаружения.

    Рисунок 2 . ENDOANGEL осуществляет мониторинг поражений пищевода. (A,B) Поражение пищевода низкого риска в эндоскопическом режиме белого света. (C) Поражение пищевода низкого риска в эндоскопическом режиме NBI. (D) Поражение пищевода высокого риска в эндоскопическом режиме NBI.

    Заключение

    В эндоскопии желудочно-кишечного тракта обнаружение и диагностика с помощью компьютера достигли определенного прогресса. В таблице 1 обобщены основные исследования различных функций ИИ в применении гастроинтестинальной эндоскопии. В настоящее время CADe и CADx помогли эндоскопистам улучшить показатели выявления многих заболеваний, но все еще существует много ограничений для их внедрения и использования. Во-первых, исследования в области ИИ все еще находятся на ранней стадии, и для проверки моделей автоматизированного проектирования обычно используются статические изображения.Большинство этих исследований являются ретроспективными и не содержат проспективных экспериментов. Во-вторых, системы компьютерной эндоскопии часто страдают от ложных срабатываний, таких как пузырьки воздуха, слизь и фекалии, а также экспозиция. В-третьих, большинство этих систем разрабатываются и проектируются одним учреждением для использования в определенных группах пациентов, поэтому их распространение на другие группы населения может быть затруднено. Однако нельзя отрицать, что перспективы вспомогательного применения ИИ в эндоскопии желудочно-кишечного тракта блестящие. В отдаленных или отсталых районах трудно гарантировать эндоскопическую технологию, и навыки эндоскопистов растут медленно.Компьютерное обследование может помочь решить проблемы высокой частоты пропущенных диагнозов и ложных диагнозов.

    Таблица 1 . Роль ИИ в контроле качества гастроэнтероскопии.

    Стоит отметить, что системы искусственного интеллекта не могут полностью заменить эндоскопы, даже с дальнейшими улучшениями в будущем. Большинство современных систем искусственного интеллекта тестируются на конкретные заболевания в определенных областях. В будущем мы ожидаем, что ИИ сможет повысить частоту выявления различных заболеваний желудочно-кишечного тракта при обследовании желудочно-кишечного тракта и лучше служить клинической работе в качестве системы контроля качества.

    Вклад авторов

    Все авторы участвовали в написании и редактировании рукописи, внесли свой вклад в статью и одобрили представленную версию.

    Финансирование

    Эта работа была частично поддержана Программой Совместного инновационного центра биотерапии опухолей автономного района Внутренняя Монголия, Медицинским научно-техническим проектом провинции Чжэцзян (2021PY083), Программой научно-технического гранта Тайчжоу (20ywb29), Крупной исследовательской программой Taizhou Enze Medical. Грант Центра (19EZZDA2), Программа открытых проектов Ключевой лаборатории малоинвазивных методов и быстрой реабилитации опухолей пищеварительной системы провинции Чжэцзян (21SZDSYS01, 21SZDSYS09) и Программа исследований и разработок ключевых технологий провинции Чжэцзян (2019C03040).

    Конфликт интересов

    Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могли бы быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

    Благодарности

    Выражаем признательность г-ну Вэй-цзянь Чжэну из YOUHE Bio Inc.

    Ссылки

    1. Параса С., Уоллес М., Багчи У., Антонино М., Берзин Т., Бирн М. и соавт. Материалы первого глобального саммита по искусственному интеллекту в гастроэнтерологии и эндоскопии. Гастроинтест Эндоск . (2020) 92: 938–45.e1. doi: 10.1016/j.gie.2020.04.044

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    4. Анирван П., Мехер Д., Сингх С.П. Искусственный интеллект в эндоскопии желудочно-кишечного тракта в условиях ограниченных ресурсов: проверка реальностью. Евроазиатский J Гепатогастроэнтерол . (2020) 10:92–7. doi: 10.5005/jp-journals-10018-1322

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    5. Ахмад О.Ф., Соарес А.С., Мазоменос Э., Брандао П., Вега Р., Сьюард Э. и соавт.Искусственный интеллект и компьютерная диагностика при колоноскопии: текущие данные и будущие направления. Ланцет Гастроэнтерол Гепатол . (2019) 4:71–80. дои: 10.1016/S2468-1253(18)30282-6

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    6. Chartrand G, Cheng PM, Vorontsov E, Drozdzal M, Turcotte S, Pal CJ, et al. Глубокое обучение: учебник для рентгенологов. Рентгенография . (2017) 37:2113–31. doi: 10.1148/rg.2017170077

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    8.Рей Дж. Ф., Ламберт Р., Комитет EQA. Рекомендации ESGE по контролю качества эндоскопии желудочно-кишечного тракта: рекомендации по документированию изображений при эндоскопии верхних и нижних отделов желудочно-кишечного тракта. Эндоскопия . (2001) 33:901–3. doi: 10.1055/s-2001-42537

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    9. Такияма Х., Озава Т., Исихара С., Фудзиширо М., Ситидзё С., Номура С. и др. Автоматическая анатомическая классификация изображений эзофагогастродуоденоскопии с использованием глубоких сверточных нейронных сетей. Научный представитель . (2018) 8:7497. doi: 10.1038/s41598-018-25842-6

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    10. У Л., Чжан Дж., Чжоу В., Ан П., Шен Л., Лю Дж. и др. Рандомизированное контролируемое исследование WISENSE, системы улучшения качества в режиме реального времени для мониторинга слепых зон во время эзофагогастродуоденоскопии. Гут . (2019) 68:2161–9. doi: 10.1136/gutjnl-2018-317366

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    11.Chen D, Wu L, Li Y, Zhang J, Liu J, Huang L, et al. Сравнение слепых зон неседативной сверхтонкой, седатированной и неседативной обычной гастроскопии с искусственным интеллектом и без него: проспективное, одинарное слепое, рандомизированное, одноцентровое исследование с 3 параллельными группами. Гастроинтест Эндоск . (2020) 91:332–9.e3. doi: 10.1016/j.gie.2019.09.016

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    12. Чой С.Дж., Хан М.А., Чой Х.С., Чу Дж., Ли Дж.М., Квон С. и соавт.Разработка системы искусственного интеллекта для контроля качества фотодокументации при эзофагогастродуоденоскопии. Surg Endosc . (2021). doi: 10.1007/s00464-020-08236-6. [Epub перед печатью].

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    13. Абадир А.П., Али М.Ф., Карнес В., Самарасена Дж.Б. Искусственный интеллект в эндоскопии желудочно-кишечного тракта. Клин Эндоск . (2020) 53:132–41. doi: 10.5946/ce.2020.038

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    14.Хассан С., Уоллес М.Б., Шарма П., Маселли Р., Кравиотто В., Спадаччини М. и др. Новая система искусственного интеллекта: первое проверочное исследование по сравнению с опытными эндоскопистами для обнаружения колоректальных полипов. Гут . (2020) 69: 799–800. doi: 10.1136/gutjnl-2019-319914

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    15. Муто М., Минаши К., Яно Т., Сайто Ю., Ода И., Нонака С. и др. Раннее выявление поверхностного плоскоклеточного рака в области головы и шеи и пищевода с помощью узкоспектральной визуализации: многоцентровое рандомизированное контролируемое исследование. J Клин Онкол . (2010) 28:1566–72. doi: 10.1200/JCO.2009.25.4680

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    16. Исихара Р., Такеучи Ю., Чатани Р., Киду Т., Иноуэ Т., Ханаока Н. и др. Проспективная оценка узкоспектральной эндоскопии для скрининга плоскоклеточной неоплазии слизистой оболочки пищевода у опытных и менее опытных эндоскопистов. Рассечение пищевода . (2010) 23:480–6. doi: 10.1111/j.1442-2050.2009.01039.x

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    17.Рид Б.Дж., Блаунт П.Л., Фэн З., Левин Д.С. Оптимизация эндоскопической биопсии обнаружения раннего рака при дисплазии Барретта высокой степени. Am J Гастроэнтерол . (2000) 95:3089–96. doi: 10.1111/j.1572-0241.2000.03182.x

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    18. Фальк Г.В., Райс Т.В., Голдблюм Дж.Р., Рихтер Дж.Е. Протокол Jumbo-биопсии по-прежнему пропускает непредвиденный рак в пищеводе Барретта с дисплазией высокой степени. Гастроинтест Эндоск . (1999) 49:170–6.дои: 10.1016/S0016-5107(99)70482-7

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    19. Sharma P, Savides TJ, Canto MI, Corley DA, Falk GW, Goldblum JR, et al. Американское общество желудочно-кишечной эндоскопии PIVI (сохранение и включение ценных эндоскопических инноваций) при визуализации пищевода Барретта. Гастроинтест Эндоск . (2012) 76: 252–4. doi: 10.1016/j.gie.2012.05.007

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    20.де Груф А.Дж., Струйвенберг М.Р., Ван дер Путтен Дж., Ван дер Соммен Ф., Фокенс К.Н., Курверс В.Л. и соавт. Система глубокого обучения выявляет новообразования у пациентов с пищеводом Барретта с большей точностью, чем эндоскописты, в многоступенчатом обучающем и проверочном исследовании с бенчмаркингом. Гастроэнтерология . (2020) 158: 915–29.e4. doi: 10.1053/j.gastro.2019.11.030

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    21. Ситидзё С., Номура С., Аояма К., Нишикава Ю., Миура М., Шинагава Т. и др.Применение сверточных нейронных сетей в диагностике инфекции Helicobacter pylori на основе эндоскопических изображений. ЭБиоМедицина . (2017) 25:106–11. doi: 10.1016/j.ebiom.2017.10.014

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    22. Гулати С., Патель М., Эммануэль А., Хаджи А., Хайи Б., Нойманн Х. Будущее эндоскопии: достижения в инновациях в области эндоскопических изображений. Dig Endosc . (2020) 32: 512–22. doi: 10.1111/den.13481

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    24.Мисава М., Кудо С.Е., Мори Ю., Накамура Х., Катаока С., Маэда Ю. и др. Характеристика колоректальных поражений с использованием компьютерной диагностической системы для узкоспектральной эндоцитоскопии. Гастроэнтерология . (2016) 150:1531–2.e3. doi: 10.1053/j.gastro.2016.04.004

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    25. Rath T, Tontini GE, Vieth M, Nagel A, Neurath MF, Neumann H. In vivo оценка гистологии колоректального полипа в режиме реального времени с использованием системы оптических биопсийных щипцов на основе лазерно-индуцированной флуоресцентной спектроскопии. Эндоскопия . (2016) 48: 557–62. doi: 10.1055/s-0042-102251

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    27. Sinonquel P, Eelbode T, Bossuyt P, Maes F, Bisschops R. Искусственный интеллект и его влияние на улучшение качества эндоскопии верхних и нижних отделов желудочно-кишечного тракта. Dig Endosc . (2021) 33: 242–53. doi: 10.1111/den.13888

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    28. Накагава К., Исихара Р., Аояма К., Омори М., Накахира Х., Мацуура Н. и др.Классификация глубины инвазии плоскоклеточного рака пищевода с использованием глубокой нейронной сети по сравнению с опытными эндоскопистами. Гастроинтест Эндоск . (2019) 90:407–14. doi: 10.1016/j.gie.2019.04.245

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    29. Tokai Y, Yoshio T, Aoyama K, Horie Y, Yoshimizu S, Horiuchi Y, et al. Применение искусственного интеллекта с использованием сверточных нейронных сетей для определения глубины инвазии плоскоклеточного рака пищевода. Пищевод . (2020) 17:250–6. doi: 10.1007/s10388-020-00716-x

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    30. Kubota K, Kuroda J, Yoshida M, Ohta K, Kitajima M. Анализ медицинских изображений: компьютерная диагностика инвазии рака желудка на эндоскопических изображениях. Surg Endosc . (2012) 26:1485–9. doi: 10.1007/s00464-011-2036-z

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    31. Zhu Y, Wang QC, Xu MD, Zhang Z, Cheng J, Zhong YS, et al.Применение сверточной нейронной сети в диагностике глубины инвазии рака желудка на основе традиционной эндоскопии. Гастроинтест Эндоск . (2019) 89: 806–15 e1. doi: 10.1016/j.gie.2018.11.011

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    32. Kanesaka T, Lee TC, Uedo N, Lin KP, Chen HZ, Lee JY, et al. Компьютерная диагностика для выявления и очерчивания ранних стадий рака желудка при узкополосной визуализации с увеличением. Гастроинтест Эндоск .(2018) 87:1339–44. doi: 10.1016/j.gie.2017.11.029

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    33. Мияки Р., Йошида С., Танака С., Коминами Ю., Саномура Ю., Мацуо Т. и соавт. Компьютерная система для использования с лазерной эндоскопией для количественной диагностики раннего рака желудка. Дж Клин Гастроэнтерол . (2015) 49:108–15. doi: 10.1097/MCG.0000000000000104

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    34. Ван И, Таванапонг В, Вонг Дж, О Дж Х, де Гроен П.С.Оповещение о полипах: обратная связь почти в реальном времени во время колоноскопии. Программы вычислительных методов Биомед . (2015) 120:164–79. doi: 10.1016/j.cmpb.2015.04.002

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    35. Requa J, Dao T, Ninh A, Karnes W. Может ли сверточная нейронная сеть решить дилемму размера полипа? Премия в категории (профилактика колоректального рака) президентский постер. Am J Гастроэнтерол . (2018) 113:S158. дои: 10.14309/00000434-201810001-00282

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    36.Бирн М.Ф., Чападос Н., Судан Ф., Ортель С., Линарес Перес М., Келли Р. и др. Дифференциация аденоматозных и гиперпластических миниатюрных колоректальных полипов в режиме реального времени при анализе неизмененных видеозаписей стандартной колоноскопии с использованием модели глубокого обучения. Гут . (2019) 68:94–100. doi: 10.1136/gutjnl-2017-314547

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    37. Ито Н., Кавахира Х., Накашима Х., Уэсато М., Мияучи Х., Мацубара Х. Система поддержки эндоскопической диагностики колоректального рака cT1b с использованием глубокого обучения. Онкология . (2019) 96:44–50. дои: 10.1159/000491636

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    38. Chen PJ, Lin MC, Lai MJ, Lin JC, Lu HH, Tseng VS. Точная классификация миниатюрных колоректальных полипов с помощью компьютерного анализа. Гастроэнтерология . (2018) 154: 568–75. doi: 10.1053/j.gastro.2017.10.010

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    39. Таккар С., Карлтон Н.М., Рао Б., Сайед А.Использование основанной на искусственном интеллекте аналитики живых колоноскопов для оптимизации качества колоноскопии в режиме реального времени: доказательство концепции. Гастроэнтерология . (2020) 158:1219–21 e2. doi: 10.1053/j.gastro.2019.12.035

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    40. Zhou J, Wu L, Wan X, Shen L, Liu J, Zhang J, et al. Новая система искусственного интеллекта для оценки подготовки кишечника (с видео). Гастроинтест Эндоск .(2020) 91:428–35.e2. doi: 10.1016/j.gie.2019.11.026

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    41. Филип Д., Гао Х., Ангуло-Родригес Л., Минчев М.П., ​​Девлин С.М., Ростом А. и соавт. Колометр: система обратной связи в режиме реального времени для скрининговой колоноскопии. Мир J Гастроэнтерол . (2012) 18:4270–7. дои: 10.3748/wjg.v18.i32.4270

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    42. Гонг Д., Ву Л., Чжан Дж., Му Г., Шен Л., Лю Дж. и др.Обнаружение колоректальных аденом с помощью компьютерной системы в реальном времени (ENDOANGEL): рандомизированное контролируемое исследование. Ланцет Гастроэнтерол Гепатол . (2020) 5:352–61. дои: 10.1016/S2468-1253(19)30413-3

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    43. Arribas J, Antonelli G, Frazzoni L, Fuccio L, Ebigbo A, van der Sommen F, et al. Автономная эффективность искусственного интеллекта при неоплазии верхних отделов желудочно-кишечного тракта: метаанализ. Гут. (2020). дои: 10.1136/gutjnl-2020-321922. [Epub перед печатью].

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    44. Frazzoni L, Arribas J, Antonelli G, Libanio D, Ebigbo A, van der Sommen F, et al. Диагностическая точность эндоскопистов при обнаружении неоплазии верхних отделов желудочно-кишечного тракта в рамках исследований искусственного интеллекта. Эндоскопия . (2021). doi: 10.1055/a-1500-3730. [Epub перед печатью].

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Мониторинг физиологического состояния через желудочно-кишечный тракт

    Abstract

    Надежные показатели частоты сердечных сокращений и дыхания в режиме реального времени являются ключевыми показателями жизнедеятельности, используемыми при оценке физиологического состояния во многих клинических и неклинических условиях.Измерение этих показателей жизнедеятельности обычно требует поверхностного прикрепления физически или логистически навязчивых датчиков к субъектам, что может привести к раздражению кожи или неблагоприятно повлиять на работу субъекта. Учитывая широкое распространение электроники, которую можно проглотить, мы разработали подход, который позволяет осуществлять внутренний мониторинг показателей жизнедеятельности из желудочно-кишечного тракта. Здесь мы сообщаем о первоначальных экспериментальных экспериментах с крупными животными (свиньями) и надежном алгоритме обработки, демонстрирующем осуществимость этого подхода.Внедрение мониторинга основных показателей жизнедеятельности в качестве отдельной технологии или в сочетании с другими проглатываемыми устройствами может существенно помочь телемедицине, оптимизировать мониторинг работоспособности спортсменов, военнослужащих и лиц, оказывающих первую помощь, а также предоставить удобный метод для быстрого клинического оценка и сортировка.

    Образец цитирования: Траверсо Г., Чиккарелли Г., Шварц С., Хьюз Т., Бетчер Т., Барман Р. и др. (2015) Мониторинг физиологического состояния через желудочно-кишечный тракт.ПЛОС ОДИН 10(11): e0141666. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0141666

    Редактор: Рууд ван ден Бос, Университет Радбауд, Неймеген, НИДЕРЛАНДЫ

    Поступила в редакцию: 28 июля 2014 г.; Принято: 12 октября 2015 г.; Опубликовано: 18 ноября 2015 г.

    Авторское право: © 2015 Traverso et al. Это статья в открытом доступе, распространяемая в соответствии с лицензией Creative Commons Attribution License, которая разрешает неограниченное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии указания автора и источника

    Доступность данных: Данные не могут быть обнародованы Доступен из-за юридических ограничений, введенных ВВС США, лабораторией Линкольна Массачусетского технологического института, контролирующей государственное учреждение.Данные доступны по запросу доктору Альберту Свистону ([email protected]).

    Финансирование: Часть этой работы, выполненная лабораторией Линкольна Массачусетского технологического института, спонсировалась Департаментом ВВС по контракту ВВС № FA8721-05-C-0002. Мнения, толкования, выводы и рекомендации принадлежат автору и не обязательно одобрены правительством Соединенных Штатов. Часть этой работы в кампусе Массачусетского технологического института спонсировалась Управлением помощника министра обороны по исследованиям и разработкам.Эта работа частично финансировалась за счет гранта NIH EB000244 (для RL) и гранта NIH T32DK7191-38-S1 (для GT).

    Конкурирующие интересы: Авторы заявили об отсутствии конкурирующих интересов.

    Введение

    Частота сердечных сокращений (ЧСС) и частота дыхания (ЧД) являются важными жизненно важными показателями для оценки физиологического статуса детей и взрослых в клинических и неклинических условиях. Эти два жизненно важных показателя составляют начальные показатели у пациентов с острыми заболеваниями и служат основой для стратификации клинической тяжести [1, 2], а также маркерами ответа на спасающую жизнь сердечно-легочную реанимацию [3].Кроме того, ЧСС и ЧД служат недиагностическими показателями работоспособности военнослужащих [4, 5] и спортсменов-профессионалов.

    Существует множество методов мониторинга ЧСС и ЧДД, но большинство из них требует прикрепления к телу поверхностных датчиков. ЧСС можно контролировать с помощью электрических методов, таких как электрокардиограмма (ЭКГ), оптических методов, таких как фотоплетизмография (ППГ, пульсоксиметрия), или механических методов, таких как баллистокардиография. RR можно контролировать напрямую, используя подходы трансторакальной плетизмографии и анализа выдыхаемого газа, или косвенно, используя передовые методы обработки, применяемые к PPG [6].Все эти методы имеют некоторые ограничения, так как они могут вызывать дискомфорт у пациента, будучи навязчивыми или раздражая кожу [7, 8], и многие методы нельзя надежно использовать в условиях высокой физической активности, когда движение может исказить сигнал. Кроме того, некоторые ключевые показатели жизнедеятельности, а именно, внутреннюю температуру, необходимо измерять внутренне, и, таким образом, устройство, принимаемое внутрь, может обеспечить наилучшее качество сигнала. За последнее десятилетие широкое распространение получили проглатываемые медицинские устройства; например, с помощью пероральных устройств можно измерять температуру [9, 10], а видеокапсульная эндоскопия широко используется для диагностики патологии желудочно-кишечного тракта (ЖКТ) [11].Мы предположили, что мониторинг показателей жизнедеятельности внутри желудочно-кишечного тракта будет безопасной и эффективной альтернативой существующим поверхностным системам клинического мониторинга, преодолевая при этом некоторые из их ограничений. Кроме того, мы выбрали миниатюрные компоненты в нашей конструкции, чтобы гарантировать, что окончательный размер проглатываемых устройств PSM даже меньше, чем у видеокапсульных эндоскопов, при соблюдении других стандартов безопасности.

    Мы представляем первоначальные эксперименты по проверке концепции на модели свиньи, чтобы показать, что ЧСС и ЧД можно измерять одновременно и с высокой точностью внутри желудочно-кишечного тракта с использованием одной акустической волны.Используя миниатюрный электретный микрофон с эндоскопическим управлением, мы измерили акустические данные вдоль желудочно-кишечного тракта от рта до толстой кишки. Мы оценили влияние контакта устройства с тканью ЖКТ и ранее проглоченной пищей на качество акустических данных. Затем мы разработали надежный алгоритм обработки сигналов для анализа этих необработанных сигналов. Наши результаты подтверждают, что проглатываемое сверхминиатюрное устройство акустического мониторинга может точно измерять основные показатели жизнедеятельности. Эта технология, вероятно, будет адаптирована для широкого спектра клинических и неклинических применений.

    Результаты

    Сбор данных и обработка сигналов

    Мы провели эксперименты по физиологическому мониторингу на шести йоркширских свиньях, находящихся под седацией, с использованием электретного микрофона с эндоскопическим управлением для сбора акустических сигналов вдоль желудочно-кишечного тракта. Мы одновременно записали физиологические волны, используя стандартный ветеринарный монитор показателей жизнедеятельности, включая внешнюю ЭКГ в 3 отведениях, ФПГ, капнографию (анализ выдыхаемого воздуха CO 2 ) и поверхностный микрофон, расположенный непосредственно над сердцем.В общей сложности около 407 минут для каждого из данных HR и RR были собраны из всех сегментов желудочно-кишечного тракта в течение четырех экспериментальных дней у шести йоркширских свиней. В частности, 80,3, 66,7, 149,7, 54,3 и 60,3 минуты необработанных аудиоданных были собраны из полости рта, пищевода, желудка, проксимального отдела двенадцатиперстной кишки и прямой кишки соответственно. Схема нашей экспериментальной установки и репрезентативный набор данных показаны на рис. 1.

    Рис. 1. Схема экспериментальной установки и репрезентативного набора данных.

    Животная модель находится под наркозом и подключена к системе медицинского мониторинга, которая одновременно измеряет кривые ЭКГ, капнографии и фотоплетизмографии (ФПГ). Мы построили специальную схему смещения уровня напряжения для каждой формы волны, которая выводится на коммерческий аналого-цифровой преобразователь. Два электретных микрофона, один из которых управляется эндоскопом, а другой прикреплен к груди свиньи прямо над сердцем, также посылают данные в аналого-цифровой преобразователь. Конечным результатом являются точно зарегистрированные по времени потоки данных о работе сердца и легких, а также акустические волны.Пример одновременных измерений физиологических данных был взят из проксимальной трети желудка свиньи, включая форму акустической волны от нашего внутреннего электретного микрофона, ЭКГ, PPG (который показывает уровни системной перфузии кислорода и частоту сердечных сокращений), капнографию содержимого выдыхаемого CO 2 и акустическая волна от внешнего микрофона, расположенного над сердцем. (Обратите внимание, что необработанные данные PPG из системы SurgiVet кажутся инвертированными, а необработанные данные капнографии представляют собой расход скорости CO 2 , что дает первую производную более знакомой формы волны капнограммы.).

    https://doi.org/10.1371/journal.pone.0141666.g001

    Необработанные кривые были обработаны с использованием алгоритма оценки ЧСС фонокардиограммы [12], модифицированного для обеспечения возможности одновременного извлечения ЧСС и ЧД из одного необработанного сигнала и с этапами обработки поддается реализации на микроконтроллере (таком как Texas Instruments MSP430). Необработанный сигнал разделяется и копируется в дорожку ЧСС и ЧДД, и каждая из них обрабатывается с параметрами, характерными для каждого сигнала [13–15] (см. рис. 2).Первый этап обработки состоит из эмулированного аналогового входного каскада, а именно полосовых фильтров на основе резисторов-конденсаторов (RC). Фильтр сглаживания 10–40 Гц применяется для захвата большей части энергии сигнала, но при этом позволяет избежать значительного наложения спектров из-за понижения частоты дискретизации (см. спектрограмму на рис. 3). Второй и третий этапы увеличивают отношение сигнал-шум (SNR) путем последовательного вычисления энергии сигнала и его функции разности средних величин (AMDF). На заключительном этапе используется надежный алгоритм обнаружения впадин для оценки HR и RR из AMDF.Вся обработка в этом исследовании была выполнена на неперекрывающихся 20-секундных кадрах данных, в течение которых сообщается одно среднее значение HR и RR. Продолжительность кадра 20 с была выбрана как компромисс между уменьшенной задержкой и достаточной длиной окна, чтобы охватить более одного вдоха. Всего было 1228 и 1219 кадров HR и RR соответственно. Дополнительные сведения об обработке сигналов можно найти в разделе «Методы».

    Рис. 2. Схематическая блок-схема обработки для оценки ЧСС и ЧД по данным внутреннего микрофона.

    Сигнал копируется на дорожку HR и RR, а затем подвергается аналоговой фильтрации и дискретизации с понижением частоты. Скользящее окно вычисляет характеристику энергии (см. Методы), которая вводится в функцию разности средних величин (AMDF). RR дополнительно фильтруется низкими частотами с 1-секундным окном Хэмминга. Первая долина AMDF — это предполагаемый показатель жизненно важных функций.

    https://doi.org/10.1371/journal.pone.0141666.g002

    Конкордантность ЧСС с внешним ППГ очень сильная в пищеводе, желудке (в том числе с контактом с пищей и тканями и без него) и двенадцатиперстной кишке: определяется ЧСС в пределах 5 ударов в минуту 97%, 95%, 98% времени соответственно.RR определяется в пределах 5 вдохов в минуту в 84%, 82%, 88% случаев в этих местах, хотя многие ошибки в этих местах связаны с поиском долины алгоритма AMDF, который вполне предсказуемо удваивает частоту дыхания (см. Обсуждение ниже). ). Дыхание в покое и частота сердечных сокращений у свиней колеблются в пределах 32–58 вдохов/мин и 70–120 ударов/мин соответственно [16]. Наши квантили 10%:90% для частоты дыхания и частоты сердечных сокращений составили 15:43 и 57:107 ударов в минуту. Несмотря на то, что мы измерили форму акустической волны во рту и толстой кишке, согласие со стандартным мониторингом основных показателей жизнедеятельности было плохим (см. подробный анализ на рис. 4 и в разделе «Обсуждение» ниже).Мы измерили окружающий шум в операционной во время сбора данных, который в среднем составлял ~ 70 дБ, а пик составлял ~ 80 дБ.

    Рис. 4. Гистограммы оценки ЧСС и ЧД для всех собранных данных в зависимости от анатомического расположения.

    Ось X представляет абсолютное значение процентной ошибки в заданном 20-секундном кадре; ось y представляет собой количество таких кадров, нормализованное по «общему количеству» (для каждого местоположения и жизненно важного показателя), используемому для построения гистограммы. Алгоритм поиска долины AMDF может запускаться по гармоникам высшего порядка основного периода, по шуму или по неполностью удаленному периоду сердечного ритма, давая процентные ошибки, сосредоточенные на 50% и 100%; эти ошибки можно легко устранить с помощью более сложных алгоритмов AMDF или запуска медианных фильтров (см. Обсуждение).

    https://doi.org/10.1371/journal.pone.0141666.g004

    Мониторинг основных показателей жизнедеятельности в гетерогенных желудочно-кишечных средах

    Принимаемое внутрь устройство для мониторинга должно функционировать в различных обычных условиях желудочно-кишечного тракта, включая состояния натощак и после еды, а также при контакте устройства с тканью. Чтобы продемонстрировать применимость нашей системы к этим разнородным желудочно-кишечным средам, мы измерили формы волн в желудочном содержимом (твердом, жидком или газовом пузыре, всего 39).7 минут данных, полученных от шести животных), и при контакте со стенкой желудка (приблизительно 110 минут данных, полученных от шести животных, как в проксимальной, так и в дистальной трети желудка). Во всех этих областях значения ЧСС и ЧДД хорошо согласовывались с показателями внешнего монитора основных показателей жизнедеятельности. Медиана абсолютной процентной ошибки ЧСС составила 0% в проксимальной трети, бассейне желудка и дистальной трети. Для RR средняя процентная ошибка составила 4,3%, 10% и 6,7% в проксимальной трети, газовом пузыре и дистальной трети.Дополнительные медианные процентные ошибки отмечены на рис. 5.

    Рис. 5. Производительность алгоритма основных показателей жизнедеятельности в зависимости от анатомической локализации.

    Средняя абсолютная процентная погрешность между ЧСС и ЧД, полученными с помощью ФПГ и капнографии, и ЧСС и ЧД, полученными акустически с помощью нашего анализа на основе функции разности средних величин (AMDF), сообщается в каждом месте измерения.

    https://doi.org/10.1371/journal.pone.0141666.g005

    Обсуждение

    Мониторинг физиологического состояния занимает центральное место в клинической оценке пациентов и все чаще используется в неклинических условиях для обеспечения безопасности (например, военнослужащие и лица, оказывающие первую помощь) и мониторинга работоспособности (например, профессиональные спортсмены).Хотя значительное развитие было сосредоточено на низкопрофильных внешних системах мониторинга показателей жизнедеятельности, расширенный мониторинг в неносимых форматах практически не получил развития. Носимые системы могут быть связаны с раздражением кожи в результате аллергических реакций или повторяющегося истирания при длительном использовании в условиях высокой физической активности, а также из-за сжатия, и все они связаны с материально-техническим бременем соблюдения пользователем требований. Кроме того, носимые устройства не всегда способны напрямую измерять некоторые ключевые физиологические переменные извне, а именно температуру тела.

    Чтобы устранить эти ограничения, мы разработали новую методику мониторинга физиологического состояния с использованием технологий и методов, совместимых с приемом пищи. Наш метод способен обнаруживать первичные жизненные показатели (HR и RR) в гетерогенном наборе сред в желудочно-кишечном тракте с использованием единственной модальности восприятия. Мы продемонстрировали измерение ЧСС и ЧДД с использованием этой методики 90–197 in vivo 90–198 на модели крупного животного в различных местах желудочно-кишечного тракта. Точность сигнала сохранялась как при контакте микрофона с тканью, так и без него, а также внутри твердого и жидкого пищевого материала.Наш алгоритм обработки сигналов четко определял ЧСС и ЧД в отличном соответствии с измерениями стандартных внешних мониторов основных показателей жизнедеятельности (ППГ и капнография) в большинстве отделов желудочно-кишечного тракта.

    Проглатываемые устройства имеют ряд преимуществ по сравнению с носимыми системами. Эргономичный профиль устройства размером с проглатываемый минимален; если у пациента нет конкретных противопоказаний для использования такого устройства (кишечная непроходимость и т. д.), у пользователя не будет симптомов в течение всего периода наблюдения.Такие небольшие устройства будут иметь размер, аналогичный болюсу пищевой или фармацевтической капсулы (наибольший обычно используемый размер, 000, составляет ~ 2,5 см в длину и 1 см в диаметре) и останутся свободно плавающими в желудочно-кишечном тракте; при правильном выборе материала для капсулы устройства это сведет к минимуму абразивное раздражение слизистой оболочки желудочно-кишечного тракта. Существует также возможность реализации этой концепции датчика в виде растворимого электронного устройства, что устраняет противопоказания. Кроме того, проглатываемые электронные системы дают возможность для in vivo , а также неимплантируемых медицинских устройств, способных контролировать трудноизмеримые переменные (например, внутреннюю температуру) одновременно с ЧСС и ЧДД.Бремя, связанное с имплантируемыми устройствами, а именно необходимость введения устройства хирургом и потенциальные негативные последствия для здоровья (инфекция, фиброз), препятствуют их широкому внедрению, и их преодолевают проглатываемые устройства.

    Наш алгоритм обработки сигналов дал точные оценки ЧСС для большей части желудочно-кишечного тракта. Общие показатели ЧСС очень высоки в пищеводе, желудке и двенадцатиперстной кишке: соответствие с внешним ФПГ определяется в пределах 5 ударов в минуту в 97%, 95% и 98% случаев соответственно.Хотя мы измерили форму акустической волны во рту и толстой кишке, согласие со стандартным мониторингом основных показателей жизнедеятельности было плохим. Из-за отличной работы датчика и алгоритма, расположенного проксимальнее сердца и легких, мы подозреваем, что эти участки были слишком удалены от сердца и легких для чувствительности конкретного выбранного микрофона (-45 дБ ± 4 дБ). Могут быть выбраны более чувствительные электретные или МЭМС-микрофоны, но они также должны быть достаточно малы для приема внутрь и иметь достаточную частотную чувствительность (от 10 до 40 Гц как для ЧСС, так и для ЧДД).

    Гистограммы процентной ошибки (рис. 4) показывают аналогичные эмпирические распределения между анатомическими участками при наличии достаточного количества образцов. А именно, ошибка измерения сосредоточена около 0%, 50% и 100%. Это согласованное и повторяющееся распределение является результатом запуска алгоритма поиска впадин AMDF на неправильных впадинах. При отсутствии шума первая долина функции AMDF представляет собой основной период частоты сердечных сокращений или частоты дыхания; однако есть дополнительные долины, кратные этому основному периоду, из-за периодичности сигнала, небольшие долины из-за неполного устранения модуляции сердечного ритма в дыхательном пути и ложные долины меньшего размера из-за шума.Например, удвоенный период основного тона дает ошибки в 50%. Любое обнаружение ложных впадин до первой истинной впадины приводит к переоценке интересующего параметра; если эти оценки происходят менее чем за половину истинного периода, значение ошибки становится > 100 %, которые сгруппированы вместе на рис. форма волны, такая как AMDF. Потенциальные улучшения в будущей работе включают внедрение более надежных методов оценки периода, таких как расширенный AMDF [17], алгоритмы нормализованной автокорреляции, гребенчатого преобразования или кепстральной оценки с отслеживанием периода (например, фильтр Калмана) или комбинации таких методов.

    Чтобы статистически измерить производительность нашего алгоритма, мы провели тест на эквивалентность между ЧСС и ЧД, полученными с помощью нашего акустического подхода, и значением золотого стандарта, основанным на медианной разнице между согласованными парами. Аналогичным образом мы провели тест на значимость корреляции между акустическими оценками и значениями золотого стандарта. (Подробнее об обоих см. в разделе «Методы».) Для ЧСС разница срединной ошибки эквивалентна 0 (в пределах +/- 5 ударов в минуту при доверительном уровне 95 %) для пищевода, проксимальной трети желудка, дистальной трети желудка, бассейна желудка, желудка с пищей и двенадцатиперстной кишки.Кроме того, наши акустические оценки имеют значительную положительную корреляцию (на уровне 95%) для каждого из этих мест, кроме желудка с пищей и двенадцатиперстной кишки. Средние значимые корреляции для ЧСС составляют 1,0, 0,53, 0,79 и 0,61 для пищевода, проксимальной трети желудка, дистальной трети желудка и желудочного пула соответственно.

    Для RR разница срединной ошибки эквивалентна 0 (в пределах +/- 5 ударов в минуту при доверительном уровне 95%) для пищевода, проксимального отдела желудка и желудка с пищей, но нам не удалось продемонстрировать значимую корреляцию.Как упоминалось выше, полные гистограммы (см. рис. 4) подразумевают особую чувствительность нашего алгоритма к удвоению периода основного тона и низкое качество сигнала, которое можно смягчить с помощью фильтрации выше уровня кадра 20 с, а также реализации измерений отношения сигнал/шум на необработанных данных. акустические данные и выходные данные AMDF. Чтобы оценить улучшение выходных характеристик алгоритма, если эти проблемы будут решены, мы удалили пары частот дыхания с абсолютными процентными ошибками более 35% (то есть данные, которые, вероятно, будут исключены с помощью фильтрации и измерения отношения сигнал-шум) и выполнили нашу эквивалентность и корреляцию. тесты снова.С этим новым ограниченным набором данных все местоположения имеют медианную разницу 0 и имеют значительно коррелированные акустические оценки и оценки золотого стандарта (медианные корреляции не менее 0,90 для рта, пищевода, проксимальной и дистальной трети желудка, бассейна желудка, двенадцатиперстной кишки и прямой кишки, и 0,59 для желудка с пищей).

    Одним из существенных ограничений предложенной нами системы является то, что время транзита через ЖКТ значительно различается у здоровых людей [18]. Наши исходные данные свидетельствуют о том, что выбранные нами компоненты и алгоритм обработки дают наилучшие результаты в верхних отделах желудочно-кишечного тракта (от пищевода до тонкой кишки), а для некоторых людей это время пребывания может составлять 12 часов или даже меньше.Тем не менее, эта продолжительность мониторинга аналогична многим другим амбулаторным системам физиологического мониторинга, и это одно из тех же ограничений существующего «золотого стандарта» решения для мониторинга температуры тела при приеме внутрь (капсульная система VitalSense™ [9]). Другим потенциальным ограничением является влияние окружающего шума на точность воспроизведения акустического сигнала. Обнадеживает, что данные, собранные здесь, оказались надежными, несмотря на влияние шума в помещении в диапазоне от 70 до 80 дБ. Шумовое загрязнение от окружающих или внутренних источников также может быть решено с помощью более надежных алгоритмов обработки сигналов, таких как согласованная фильтрация для известных физиологических акустических характеристик.Необходимы дальнейшие эксперименты в различных смоделированных и окружающих условиях, чтобы полностью охарактеризовать точность сигнала с использованием этой технологии, а также индивидуальную изменчивость для информирования адаптивных бортовых алгоритмов будущих устройств.

    Расширенный мониторинг показателей жизнедеятельности с помощью проглатываемых устройств может применяться в условиях неотложной сортировки в полевых условиях, для послеоперационных пациентов, амбулаторного телемедицинского мониторинга и измерения работоспособности (например, у профессиональных спортсменов и военнослужащих).В этом исследовании мы измеряли частоту дыхания и сердечных сокращений в диапазоне от 6–56 вдохов/мин и 48–128 ударов/мин с высокой корреляцией со стандартными устройствами мониторинга. Для полного определения ограничений этой технологии мониторинга потребуются дальнейшие экстремальные испытания, встречающиеся в активных (например, при выполнении упражнений) или патофизиологических состояниях, но они находятся в центре внимания текущих усилий по разработке оборудования и алгоритмов. Непрерывная аускультация в сочетании с более продвинутыми алгоритмами обработки сигналов, ориентированными на обнаружение аномалий, или классификаторами на основе машинного обучения может предоставить передовые инструменты диагностики легких (хроническая обструктивная болезнь легких, астма и т.) или сердечной (аритмии, стенозы и др.) патологии. Будущие конструкции устройств для определения показателей жизнедеятельности могут даже включать в себя соединение с устройствами доставки in situ для предоставления удаленных автоматизированных систем для быстрой диагностики и лечения пациентов с высоким риском.

    Методы

    Эксперименты по мониторингу основных показателей жизнедеятельности на модели свиньи

    Исследования на свиньях in vivo проводились на 6 йоркширских свиньях весом от 50 до 65 кг. Все животные были самками в возрасте от 6 до 7 месяцев.Для оценки отсутствия пищевого материала свиньи получали жидкую диету в течение 48 часов до процедуры. В противном случае животных не кормили в течение ночи. В день процедуры проводилось утреннее кормление, животное успокаивалось и интубировалось. После индукции анестезии внутримышечной инъекцией телазола (тилетамин/золазепам) 5 мг/кг, ксилазина 2 мг/кг и атропина 0,05 мг/кг свиней интубировали и поддерживали изофлураном 1–3%. Эндоскоп с миниатюрным электретным микрофоном (PUI Audio, номер по каталогу POM-2245L-C10-R) был введен в пищевод, и записи были сделаны изо рта, пищевода, желудка и двенадцатиперстной кишки с контактом с тканями и без него.Дополнительно ставили клизму и брали записи из толстой кишки. Все процедуры проводились в соответствии с протоколами, утвержденными Комитетом Массачусетского технологического института по протоколу ухода за животными № 0113-009-16. После сбора данных всех животных возвращали в колонию животных и использовали в других экспериментальных протоколах.

    Необработанные акустические данные были отобраны на частоте 44,1 кГц. Мы создали специальное устройство для изменения уровня (смещение от 0–5 В до 0–1,6 В), способное взаимодействовать с существующим медицинским оборудованием для мониторинга, прикрепленным к животному (Surgivet Advisor™, Smiths Medical), и с многоканальным аналого-цифровым преобразователем. (Roland Octa-Capture™), способный обрабатывать все 5 входных потоков (ЭКГ, ФПГ, капнография, внутренний и внешний электретные микрофоны) и выводить через USB-подключение на ноутбук с установленным программным обеспечением для сбора аудио Audacity.

    Алгоритм обработки сигналов

    Наш алгоритм был специально разработан для реализации в устройстве небольшого размера, веса и мощности. Сначала сигнал 44,1 кГц сегментируется на сегменты по 20 с и копируется на две параллельные дорожки обработки; одна дорожка в конечном итоге оценивает HR, а другая RR. Все акустические данные проходят фильтрацию верхних частот фильтром Чебышева типа II с затуханием 100 дБ и полосой перехода от 5 до 10 Гц для устранения артефактов движения, вызванных механическим сжатием, а не акустическими вибрациями.Этот фильтр реализован в цифровом виде и не обязательно будет частью окончательного проекта. Сигнал на дорожках HR и RR фильтруется с помощью эмулированного аналогового полосового фильтра RC, состоящего из фильтра нижних частот с частотой среза 3 дБ на частоте 40 Гц и фильтра верхних частот с частотой среза 3 дБ на частоте 10 Гц. Наконец, применяется гребенчатый фильтр 60 Гц для уменьшения линейного шума и его гармоник. Затем оба сигнала уменьшаются в 450 раз до частоты дискретизации 98 Гц, чтобы имитировать минимальные возможности сбора, хранения и обработки данных.

    Аналоговый отфильтрованный сигнал, x [ n ], нормализуется до максимальной амплитуды -1 или 1 и обозначается x [ n ] норма . Затем скользящее окно по 20-секундному кадру вычисляет энергию E [ n ] в соответствии с приведенным ниже уравнением 1. Трек HR использует окно N окно = 25 отсчетов или приблизительно 0,25 секунды, а трек RR использует окно N окно = 98 отсчетов или 1 секунду.

    Уравнение 1. Расчет энергетического признака

    Функция разности средних величин (AMDF) вычисляет форму волны D [ n ], аналогичную выходным данным операции автокорреляции, но без использования каких-либо умножений [19] (опять же, выбранных в ожидании реализация на оборудовании сверхмалого энергопотребления и размера). AMDF перемещает сигнал поверх самого себя и вычисляет среднюю разницу между перекрывающимися сегментами (уравнение 2). Когда два сегмента похожи, AMDF выводит низкое значение, а когда они не похожи, AMDF выводит высокое значение.AMDF увеличивает отношение сигнал-шум, используя периодичность сигналов HR и RR по кадру. N E — количество отсчетов в кадре сигнала энергии ( N E = 1960, что соответствует 20 секундам). d варьируется от 0 до 196 (2 секунды) или от 0 до 980 (10 секунд) для оценки ЧСС или ЧД соответственно, поскольку нормальные сердечные и дыхательные циклы имеют периоды меньше этих верхних границ.

    Уравнение 2.Функция разности средних величин

    Только для дорожки RR выходной сигнал AMDF подвергается дополнительной низкочастотной фильтрации с 1-секундным окном Хэмминга. Это снижает вероятность того, что будет обнаружена высокочастотная модуляция сердечного ритма вместо низкочастотной модуляции дыхания. Последним этапом каждой дорожки является оценка HR и RR с помощью функции AMDF. Оценка основных показателей жизнедеятельности сводится к проблеме обнаружения долины в шуме, потому что истинный период HR или RR будет первым значительным провалом, при котором AMDF становится близкой к нулю (хотя и без учета значения AMDF при нулевом запаздывании, так как это имеет Значение AMDF равно нулю, поскольку два вычитаемых сегмента идентичны.) Когда сегменты скользят по каждому из них, сердцебиение или дыхание, которые были хорошо выровнены в каждом сегменте, смещаются, и значение AMDF увеличивается. Однако в конечном итоге сегменты раздвинутся достаточно далеко друг от друга, так что исходное сердцебиение или дыхание перекроются со вторым сердцебиением или дыханием в кадре. Из-за согласованности частоты сердечных сокращений и морфологии дыхания в качестве выходных данных этапа энергии функция AMDF будет вычислять небольшое ненулевое значение перед повторным увеличением. Если в кадре несколько сердечных сокращений, функция AMDF будет иметь волнообразный или синусоидальный паттерн, поскольку первое сердечное сокращение перекрывает каждое из последовательных сердечных сокращений.Период пульсации – это период оцениваемого жизненно важного признака.

    Анализ данных и статистические измерения

    Мы сравнили результаты описанного выше алгоритма обработки сигналов с «золотым стандартом» PPG и сигналами капнографии, чтобы определить эффективность алгоритма. Данные этих методов золотого стандарта были передискретизированы до 98 Гц с использованием функции передискретизации MATLAB (MathWorks, Natick MA), которая применяет фильтр сглаживания, а затем обработаны посредством этапов AMDF и обнаружения впадин, как описано ранее.Физиологически приемлемыми считались только значения ЧСС от 40 до 200 ударов в минуту и ​​значения ЧДД ниже 60 вдохов в минуту. В редких случаях (10/1229 кадров для RR и 6/1234 кадров для HR), когда функция поиска впадин не возвращала оценку по акустическим данным, но оценка золотого стандарта была верной, кадр исключался из анализа. Для каждого 20-секундного сегмента вычисляется абсолютная ошибка в процентах, определяемая как где Частота алгоритм — результат описанного выше метода, а Частота золотой стандарт — скорость, полученная с помощью ФПГ или капнографии для ЧСС и ЧД соответственно.Гистограммы этих значений, нормализованные по общему количеству для каждого анатомического участка, представлены на рис. 4, а медиана представлена ​​на рис. 5.

    Мы использовали два метода для статистического определения сходства выходных данных между методами золотого стандарта (ППГ и капнография) и нашим акустическим подходом. Во-первых, это медианная разница между согласованными парами для теста эквивалентности повторных выборок, который проверяет систематическую ошибку, но при этом остается устойчивым к выбросам из-за удвоения периода; вторым был тест на значимость корреляции, который количественно оценивает, отслеживают ли наши акустические оценки соответствующие показатели жизненно важных функций золотого стандарта.

    Для теста на эквивалентность нулевая гипотеза состоит в том, что существует недопустимая разница между акустическими оценками и оценками золотого стандарта, а альтернативная гипотеза состоит в том, что срединная разница эквивалентна 0 в допустимых пределах (при доверительном уровне 95%). . Мы выбрали недопустимую разницу в +/- 5 ударов в минуту как для медианных различий ЧСС, так и для ЧДД. Мы выполнили процедуру начальной загрузки для теста эквивалентности, учитывая, что наши данные не являются нормальными и имеют несколько независимых выборок (максимум 6 независимых свиней для данного анатомического местоположения), хотя у нас есть повторные выборки для каждой свиньи в данном месте.Для каждого местоположения мы случайным образом выбрали одну пару измерений (акустическая оценка и значение золотого стандарта) от каждой свиньи, у которой были данные для этого местоположения. Мы вычислили разницу для пары и взяли медиану различий для всех свиней, чтобы создать одно базовое значение. Мы повторили эту процедуру 10000 раз, чтобы создать распределение медианных разностных ошибок, а затем вычислили 5-й процентиль и 95-й процентиль. Если и 5-й процентиль, и 95-й процентиль лежат в пределах области допустимой разницы +/- 5 ударов в минуту, мы отклоняем нулевую гипотезу (о том, что медиана значительно отличается от 0 в пределах допуска) в пользу альтернативы.Обратите внимание, что 5 и 95 процентилей используются для уровня достоверности 95% вместо 2,5 и 97,5 процентилей, потому что оба конца доверительного интервала должны находиться в пределах допуска, чтобы отклонить нулевую гипотезу.

    Корреляционный тест также был выполнен с использованием аналогичного бутстрэппинг-подхода. В каждом месте для каждой свиньи брали одну пару измерений. Корреляция Пирсона между парами была рассчитана для создания одного бутстрэппинга данных. Мы повторили эту процедуру 10 000 раз, чтобы создать распределение корреляций, а затем вычислили 2.5 и 97,5 процентилей. Если диапазон процентилей от 2,5 до 97,5 не включает 0, то мы отвергаем нулевую гипотезу (о том, что наши акустические измерения не коррелируют с золотым стандартом) в пользу альтернативы, согласно которой данные коррелируют на уровне достоверности 95%.

    В случае, если только одна свинья была доступна для желудка с пищевым состоянием, образцы рассматривались как независимые, и половина образцов была отобрана случайным образом для создания исходных данных начальной загрузки. В одном случае показатель жизненно важных функций золотого стандарта был постоянным, и, следовательно, мы можем сообщить только об ошибке медианного различия, а не о значении корреляции.

    Благодарности

    Часть этой работы, выполненная лабораторией Линкольна Массачусетского технологического института, спонсировалась Департаментом ВВС в рамках контракта ВВС № FA8721-05-C-0002. Мнения, толкования, выводы и рекомендации принадлежат автору и не обязательно одобрены правительством Соединенных Штатов. Часть этой работы в кампусе Массачусетского технологического института спонсировалась Управлением помощника министра обороны по исследованиям и разработкам. Эта работа частично финансировалась за счет гранта NIH EB000244 (Р.L.) и грант NIH T32DK7191-38-S1 (для GT). Мы хотели бы поблагодарить Pentax за предоставление эндоскопического оборудования, используемого для этого исследования, и, в частности, г-на Майка Фина за облегчение доступа к оборудованию. Мы также благодарим Kari Siegle за ее прекрасную поддержку графики, а также Monica Siddalls и Robert Marini за их прекрасную ветеринарную поддержку.

    Авторские взносы

    Задумал и спроектировал эксперименты: ГТ АС ТД. Выполнены опыты: ГТ АС ТБ РБ. Проанализированы данные: ГК АС ТД СС.Предоставленные реагенты/материалы/инструменты для анализа: GC GT RL AS. Написал статью: ГЦ ГТ СС АС РЛ.

    Каталожные номера

    1. 1. Эгделл П., Финли Л., Педли Д.К. Оценка PAWS: проверка системы оценки раннего предупреждения для первоначальной оценки детей в отделении неотложной помощи. Emerg Med J. 2008;25(11):745–9. Эпублик 2008/10/29. пмид: 18955610.
    2. 2. Кнаус В.А., Дрейпер Э.А., Вагнер Д.П., Циммерман Дж.Е. APACHE II: система классификации тяжести заболевания.Крит Уход Мед. 1985;13(10):818–29. Эпб 1985/10/01. пмид:3928249.
    3. 3. Лопес-Херсе Дж., Фернандес Б., Урбано Дж., Менсия С., Солана М.Дж., Родригес-Нуньес А. и др. Гемодинамические, дыхательные и перфузионные параметры во время асфиксии, реанимации и постреанимации в педиатрической модели остановки сердца. Интенсивная терапия Мед. 2011;37(1):147–55. Эпб 2010/09/15. пмид: 20838762.
    4. 4. Уэллс А.П., Буллер М.Дж., Марголис Л., Экономос Д., Хойт Р.В., Рихтер М.В. Термическая нагрузка во время операций стрелкового отделения морской пехоты в Афганистане.Мил Мед. 2013;178(10):1141–8. Эпб 2013/10/03. пмид: 24083930.
    5. 5. Beekley MD, Alt J, Buckley CM, Duffey M, Crowder TA. Эффекты перевозки тяжелого груза во время имитации движения по дороге с постоянной скоростью. Военная медицина. 2007;172(6):592–5. Эпублик 10.07.2007. пмид: 17615838.
    6. 6. Ли Дж., Флориан Дж.П., Чон К.Х. Извлечение частоты дыхания из пульсоксиметра и электрокардиографических записей. Физиол Изм. 2011;32(11):1763–73. Эпублик 27.10.2011. пмид: 22027352.
    7. 7. Deswysen AC, Zimerson E, Goossens A, Bruze M, Baeck M. Аллергический контактный дерматит, вызванный самоклеящимися электродами для электрокардиографии у младенца. Контактный дерматит. 2013;69(6):379–81. Эпублик 13.11.2013. пмид: 24215527.
    8. 8. Rafiei H, Amiri M, Moghaddasi J. Раздражение кожи из-за свинца электрокардиографа у пациентов в отделении интенсивной терапии. Int Wound J. 2013;10(1):116. Эпублик 2012/01/10. пмид: 22221961.
    9. 9. Маккензи Дж. Э., Осгуд Д. В.Валидация нового телеметрического монитора внутренней температуры. Журнал тепловой биологии. 2004;29(7–8):605–11.
    10. 10. О’Брайен С., Хойт Р.В., Буллер М.Дж., Кастеллани Д.В., Янг А.Дж. Телеметрическая таблетка для измерения внутренней температуры тела человека при активном нагреве и охлаждении. Медицина и наука в спорте и физических упражнениях. 1998;30(3):468–72. пмид:9526896
    11. 11. Ван А., Банерджи С., Барт Б.А., Бхат Ю.М., Чаухан С., Готлиб К.Т. и др. Беспроводная капсульная эндоскопия. Гастроинтест Эндоск.2013;78(6):805–15. Эпублик 15.10.2013. пмид: 24119509.
    12. 12. Chen YH, Chen HH, Chen TC, Chen LG. Надежное измерение частоты сердечных сокращений с помощью фонокардиограммы путем извлечения и сопоставления шаблонов в режиме онлайн. Conf Proc IEEE Eng Med Biol Soc. 2011; 2011:1957–60. Эпб 2012/01/19. пмид: 22254716.
    13. 13. Эммануэль БС. Обзор методов обработки сигналов для анализа сердечных тонов в клинической диагностике. J Med Eng Technol. 2012;36(6):303–7. Эпб 2012/07/17. пмид: 22794305.
    14. 14. Рангаян Р.М., Ленер Р.Дж. Анализ сигнала фонокардиограммы: обзор. Crit Rev Biomed Eng. 1987;15(3):211–36. Эпб 1987/01/01. пмид:3329595.
    15. 15. Сакаи А., Фейген Л.П., Луисада А.А. Распределение частот тонов сердца в норме. Сердечно-сосудистые исследования. 1971; 5 (3): 358–63. пмид:5558733
    16. 16. Мерк и Ко. Ветеринарное руководство Merck. 10-е изд. Кан CM, Line S, редакторы. Станция Уайтхаус, Нью-Джерси: Merck & Co., Inc.; 2010.
    17. 17. Мухаммед Г., редактор Noise Robust Detection Pitch Detection на основе расширенного AMDF. Обработка сигналов и информационные технологии, 2008 ISSPIT 2008 Международный симпозиум IEEE; 2008 16–19 декабря 2008 г.
    18. 18. Макбул С., Паркман Х.П., Фриденберг Ф.К. Беспроводная подвижность капсул: сравнение системы мониторинга ЖКТ SmartPill со сцинтиграфией для измерения транзита по всему кишечнику. Dig Dis Sci. 2009;54(10):2167–74. пмид:19655250
    19. 19. Рабинер Л.Р., Шафер Р.В.Теория и приложения цифровой обработки речи. 1-е изд. Река Аппер-Сэдл: Пирсон; 2011. xiv, 1042 с. п.

    Обследования желудочно-кишечного тракта: определение и процедура

    Обзор

    Что такое желудочно-кишечные исследования?

    Ваша пищеварительная система состоит из ряда органов, которые помогают перерабатывать пищу от входа через рот до выхода через задний проход. Хотя органы имеют разные функции, на самом деле все они представляют собой один трубчатый путь, называемый желудочно-кишечным трактом (ЖКТ).Рентгенологическое исследование желудочно-кишечного тракта позволяет медицинским работникам выявить проблемы в этих органах. Для диагностики желудочно-кишечных заболеваний медицинские работники предпочитают рентгеноскопию, которая позволяет делать видеоизображения органов в действии. Существуют различные варианты теста, в зависимости от того, какие органы обследуются.

    Какие существуют типы обследований желудочно-кишечного тракта (ЖКТ)?

    Общие экзамены GI включают:

    • Глотательный тест с барием (эзофаграмма): Исследование пищевода при глотании.(Приблизительное время: один час.)
    • Серия для верхних отделов желудочно-кишечного тракта : Исследование пищевода, желудка и двенадцатиперстной кишки (верхней части тонкой кишки) в процессе их переваривания. (Приблизительное время: один к одному и 1/2 часа.)
    • Тонкая кишка Серия: Исследование тонкой кишки (тонкой кишки) во время ее пищеварения. (Приблизительное время: от двух до четырех часов.)
    • Бариевая клизма или серия для исследования нижнего отдела кишечника: Исследование нижнего отдела тонкой кишки (подвздошной), толстой и прямой кишки (толстой кишки).(Приблизительное время: один-два часа.)

    Зачем мне экзамен по гастроэнтерологии?

    Проводятся

    обследования желудочно-кишечного тракта для определения причин загадочных желудочно-кишечных симптомов, в том числе:

    Что диагностируют обследования ЖКТ?

    Экзамены

    GI могут выявить множество известных состояний, в том числе:

    Где я могу сдать экзамен GI?

    Рентгеноскопические исследования желудочно-кишечного тракта могут проводиться в кабинете врача, в коммерческом рентгенологическом центре или в больнице.

    Кто проводит экзамены GI?

    Все желудочно-кишечные исследования выполняются и интерпретируются зарегистрированными и лицензированными технологами и радиологами, имеющими сертификат.

    Детали теста

    Как работает рентгеноскопия?

    Как и стандартный рентгеновский аппарат, флюороскоп — это аппарат для визуализации, который делает снимки внутренней части вашего тела. Но вместо того, чтобы делать отдельные снимки, рентгеноскопия пропускает непрерывный рентгеновский луч через ваше тело, что создает непрерывные изображения на экране в режиме реального времени.Таким образом, вместо проявления фотографий медицинские работники могут просматривать видео ваших органов в действии. Это позволяет им выявить проблемы с функцией вашего органа и выделить любые препятствия, возникающие в желудочно-кишечном тракте. Он также выявит любые аномалии в размере, форме или положении органов.

    Для большинства рентгеноскопических исследований требуется контрастное вещество, называемое барием, для покрытия внутренних органов и улучшения их видимости на изображениях. Вас могут попросить выпить раствор бария или его могут ввести в прямую кишку с помощью клизмы.Это зависит от того, пытается ли ваш лечащий врач осмотреть верхние органы или нижние органы желудочно-кишечного тракта. «Верхний желудочно-кишечный тест» исследует ваш пищевод, желудок и первую часть тонкой кишки (двенадцатиперстную кишку). «Тест нижнего отдела ЖКТ» исследует нижнюю часть тонкой кишки (подвздошной кишки) и толстую кишку, включая толстую и прямую кишку.

    Как мне подготовиться к экзамену GI?

    Очень важно правильно подготовиться к экзамену GI. Ваш поставщик медицинских услуг даст вам конкретные рекомендации, которым вы должны следовать в дни, предшествующие тесту, в зависимости от того, какой тип теста вам предстоит.Вас могут попросить соблюдать диету, голодать или принимать слабительные, чтобы очистить кишечник. Вас попросят воздержаться от курения и некоторых лекарств в течение нескольких дней.

    В день экзамена вас попросят оставить дома ценные вещи, такие как украшения и кредитные карты, и переодеться в больничную одежду. Пожалуйста, сообщите своему технологу заранее, если вы беременны или кормите грудью, пользуетесь инсулиновой помпой, имеете какие-либо известные аллергии, которые могут быть связаны с контрастным веществом, или вам трудно лежать в различных положениях.

    Что происходит во время экзамена GI?

    Для обследования верхних отделов желудочно-кишечного тракта : Вы начнете стоять на наклонном рентгеновском столе. Рентгенолог прикрепит вас ремнями к столу на случай, если во время исследования вам потребуется наклониться назад. При необходимости вам могут дать легкое успокоительное.

    Во время теста вы будете пить контрастный раствор, содержащий барий, чтобы выделить верхние органы и то, как они обрабатывают раствор. Барий — это белое меловидное вещество, которое отлично подходит для выделения черно-белых изображений, но не так приятно на вкус.Он будет подслащен и приправлен для вас, но все еще имеет меловой вкус.

    Вы будете пить более густые и более жидкие смеси раствора на протяжении всего теста по запросу вашего поставщика медицинских услуг — обычно около 12 унций. Помимо раствора бария, который вы должны выпить, во время обследования не должно быть никакого дискомфорта.

    Для обследования нижних отделов желудочно-кишечного тракта : Вы начнете с того, что ляжете на бок на наклонный рентгеновский стол, установленный в горизонтальном положении. Рентгенолог закрепит вас ремнями, а затем поставит клизму с контрастным раствором бария.Контрастный раствор заполнит нижний отдел желудочно-кишечного тракта, выделяя нижние отделы тонкой и толстой кишки.

    Во время теста стол будет наклонен под разными углами, чтобы помочь распределить раствор бария по всему телу и представить различные изображения для флюороскопа. В некоторых случаях лаборант может ввести воздух в прямую кишку, чтобы обеспечить дополнительный контраст на рентгеновских снимках.

    Тест нижних отделов желудочно-кишечного тракта может вызвать некоторый дискомфорт, включая газы, спазмы и сильное желание какать.После того, как будут сделаны первые несколько рентгеновских снимков, вам помогут пройти в ванную или дадут судно и попросят опорожнить кишечник, чтобы удалить как можно больше бария. Затем вы вернетесь в кабинет рентгеновского обследования, чтобы сделать еще один рентген, на этот раз изучив раствор бария, оставшийся на слизистой оболочке вашего кишечника.

    Что мне следует ожидать после экзамена GI?

    • Как правило, вы можете сразу же возобновить свою обычную деятельность и диету.
    • Вам будет рекомендовано пить много жидкости, чтобы вывести из организма барий.
    • У вас может быть белый стул в течение нескольких дней, так как через вас проходит меловидный белый барий.
    • Иногда барий вызывает временную диарею или запор, но это должно пройти само по себе примерно через день.

    Безопасны ли экзамены GI?

    • Рентгеноскопические исследования неинвазивны и практически безопасны. Преимущества почти всегда перевешивают низкие риски.
    • Существует низкий риск аллергической реакции на любое из веществ в контрастном растворе, если вы ранее не подвергались их воздействию.
    • Радиационное облучение при флюороскопии больше, чем при стандартном неподвижном рентгеновском излучении, но оно по-прежнему считается безвредным. Риск будет исходить от многократного воздействия в течение короткого периода времени. Так что не делайте несколько рентгеновских снимков подряд. И, как всегда, избегайте воздействия, если вы беременны.
    • Риск инфекции очень низок как при тестировании верхних, так и нижних отделов желудочно-кишечного тракта.
    • Дополнительный риск, связанный с исследованием нижних отделов желудочно-кишечного тракта, хотя и очень низкий, — это риск разрыва стенки кишечника.Если это произойдет, может потребоваться хирургическое вмешательство.

    Результаты и последующие действия

    Когда я получу результаты экзамена по гастроэнтерологии?

    Результаты вашего желудочно-кишечного исследования должны быть доступны вашему врачу в течение 24 часов после теста, с понедельника по пятницу. Ваш лечащий врач обсудит с вами результаты анализов.

    Записка из клиники Кливленда

    Рентгеноскопические исследования желудочно-кишечного тракта (ЖКТ) просты, безболезненны и чрезвычайно полезны для выявления причин проблем с желудочно-кишечным трактом.Если у вас есть какие-либо необъяснимые симптомы между проглатыванием пищи и тем, как она выходит, для вас есть тест на желудочно-кишечный тракт. Дайте нам пару часов вашего времени, чтобы заглянуть внутрь ваших органов пищеварения. Мы расскажем вам о процессе, и у нас будут результаты для обсуждения с вами в течение дня или двух.

    Состояние рынка гастроинтестинальных эндоскопических устройств в США

    Рост количества процедур преодолеет падение цен, а расширение ниш может открыть возможности для роста в будущем.

    Камран Заманян, доктор медицинских наук, и Арт Ким

    Предпочтение менее инвазивным методам лечения продолжает подпитывать технологические достижения на рынке эндоскопических устройств для желудочно-кишечного тракта (ЖКТ) в США, что позволяет врачам лечить больше заболеваний, не прибегая к открытой хирургии. Растущее количество видов лечения в сочетании с растущим населением, у которого наблюдается более высокая распространенность желудочно-кишечных расстройств, стимулирует рост этого рынка, несмотря на снижение средних продажных цен.Хотя это зрелый рынок, несколько ниш продемонстрировали исключительный рост за последние пять лет, включая капсульную эндоскопию и устройства для абляции Барретта. Более того, некоторые сегменты рынка по-прежнему остаются недостаточно обслуживаемыми, и ожидается, что в ближайшие пять лет они будут быстро расти.

    Процедурный рост

    Количество ежегодных желудочно-кишечных процедур продолжает расти за счет увеличения населения в целом, растущей распространенности расстройств пищеварения, затрагивающих все слои населения, а также расширения терапевтических возможностей устройства.

    Некоторыми из основных желудочно-кишечных заболеваний, определяющих объем процедур на этом рынке, являются желудочно-пищеводный рефлюкс (также известный как ГЭРБ или рефлюкс), рак пищеварительного тракта, гастроэнтерит, диспепсия и камни в желчном пузыре. Распространенность этих состояний значительна и постоянно увеличивается. По оценкам, легкой формой ГЭРБ страдают 60% населения, почти половина из которых испытывает ее еженедельно, что может создавать значительный дискомфорт в повседневной жизни, требующий поиска лечения. Рак пищеварительного тракта поражает все отделы желудочно-кишечного тракта, но в основном встречается в толстой кишке, желудке и пищеводе.Рак толстой кишки считается третьей ведущей причиной смерти от рака в Соединенных Штатах, ежегодно диагностируется около 150 000 случаев. По оценкам, камни в желчном пузыре присутствуют у 15% населения, при этом ожидается, что почти у трети разовьется серьезное заболевание, если его не лечить. 1  Все эти расстройства в первую очередь диагностируются с помощью эндоскопических устройств.

    По мере того, как серьезность рака толстой кишки продолжает расти, растут и средства для лечения этого заболевания. Одним из основных факторов, способствовавших процедурному росту, стало введение в 2005 году программы скрининга колоректального рака.Хотя Целевая группа по профилактическим услугам США (USPSTF) рекомендует различные методы скрининга колоректального рака, такие как высокочувствительный анализ кала на скрытую кровь и сигмоидоскопию, в дополнение к колоноскопии, оптическая колоноскопия стала де-факто золотым стандартом скрининга колоректального рака. программа. По оценкам исследования, только в рамках программы скрининга в Соединенных Штатах ежегодно проводится более 14 миллионов колоноскопий. 2  Это не считая миллионов процедур, показанных в диагностических и лечебных целях.

    Рост этих скрининговых и диагностических процедур является движущей силой роста единиц в крупнейшем сегменте этого рынка, а именно в эндоскопах. Однако по мере расширения терапевтических возможностей растут и объемы продаж сопутствующих устройств, таких как щипцы для биопсии, стенты, сфинктеротомы, проводники и многие другие. Например, во время скрининговой колоноскопии может потребоваться забор ткани. Американское общество желудочно-кишечной эндоскопии (ASGE) ожидает, что средний уровень обнаружения аденомы (ADR) будет в районе 25%, что потребует пропускания одного или нескольких терапевтических устройств через эндоскоп, что приведет к дополнительной единице объема.

    Снижение цен

    Для рынка устройств желудочно-кишечного тракта также характерно умеренное снижение цен в течение последних пяти лет. Этой тенденции способствовало несколько факторов, в том числе консолидация спроса на рынке, резкое сокращение возмещения расходов и конкурентная среда.

    Большая часть устройств на этом рынке была приобретена через организации групповых закупок (GPO). Эти организации повышают рыночную власть больниц и снижают цены, которые они платят за медицинские товары.Текущая консолидация центров амбулаторной хирургии (ASC) и частных практик крупными больницами также положительно влияет на рыночную власть GPO, тем самым способствуя снижению цен.

    На рынке GI за последние три года произошло значительное сокращение возмещения расходов, при этом CMS ежегодно объявляет о двузначных сокращениях для крупных процедур. Например, вторая по объему процедура на этом рынке, эзофагогастродуоденоскопия (ЭГДС), в период с 2013 по 2015 год сократилась на 9% для скрининга ЭГДС и 13.2% для ФГДС с биопсией. Самую объемную процедуру, колоноскопию, предлагается сократить в 2016 году на двузначный показатель для биопсии и диагностических показаний.

    Хотя уровень конкуренции значительно варьируется от сегмента к сегменту, в 2015 году в каждой части рынка был явный лидер по доле рынка. Например, на рынке капсульной эндоскопии у Medtronic было более 90% доли рынка с ее PillCam, в то время как на рынке устройств для биопсии было пять основных конкурентов, при этом Boston Scientific контролировала более 50% с ее портфелем Multibite и Radial Jaw, среди прочих.Существует постоянная тенденция к дифференциации устройств в сочетании со встроенными затратами на переключение, такими как обучение врачей и крупные контракты. В результате у большинства терапевтических устройств есть несколько крупных конкурентов, каждый из которых предлагает взаимозаменяемые устройства, что ограничивает возможности OEM-производителей повышать цены. Основная стратегия, доступная OEM-производителям для повышения цен, заключается в предложении новых типов или технологически усовершенствованных устройств, таких как новое поколение эндоскопов Olympus, продаваемых как серия 190, и все основные конкуренты в сегменте устройств для биопсии предлагают более дорогие устройства EUS-FNB в дополнение к существующие портфели игл с ЭУЗИ (т.д., ФНА).

    Расширение нишевых рынков

    Несмотря на то, что рынок ГУ достаточно развит, есть несколько крупных ниш, в которых за последние пять лет наблюдается двузначный рост.

    Капсульная эндоскопия и устройства для абляции пищевода по методу Барретта пережили колоссальный рост, в настоящее время приближаясь к отметке в 100 миллионов долларов каждый за относительно короткий период времени. 8 В настоящее время рост в этих нишах нормализуется, но на рынке эндоскопии желудочно-кишечного тракта все еще есть области, где существует неудовлетворенный спрос, например, область антирефлюксных устройств, где по состоянию на 2016 год более 10 миллионов человек остаются без лечения.В этом сегменте четыре компании работают над преодолением разрыва, в первую очередь EndoGastric Solutions.

    Рост выше среднего не обязательно должен характеризоваться сегментами с одной ведущей компанией, как в случае капсул и устройств Барретта. Рынок ремонта и перепродажи сторонних эндоскопов, который в свете недавних масштабных усилий по консолидации в настоящее время насчитывает пять основных конкурентов и около 20 более мелких игроков, за последние пять лет продемонстрировал средний или высокий однозначный рост, в основном за счет постоянным усилиям медицинских учреждений по снижению затрат.

    Была также пара меньших подсегментов, в которых наблюдался еще более высокий рост, например, продукты EUS-FNB, обнаруженные под сегментом биопсии ткани.

    Заключение

    Потребность в менее инвазивных процедурах продолжает стимулировать инновации на рынке эндоскопических устройств для желудочно-кишечного тракта. Несмотря на то, что цены на устройства остаются низкими из-за сочетания факторов, растущее число процедур достаточно сильное, чтобы поддерживать низкий однозначный рост в обозримом будущем.Быстрый успех капсульной эндоскопии и устройств для абляции Barrett демонстрирует потенциал высоких возможностей роста в этой зрелой области в сочетании с рынками, которые по состоянию на 2016 г. все еще остаются недостаточно освоенными, оставляя достаточно места для дальнейших технологических разработок и роста рынка.

    Ссылки

    1. Everhart JE, Ruhl CE. Бремя болезней органов пищеварения в США. Часть III: печень, желчевыводящие пути и поджелудочная железа. Гастроэнтерология 2009; 136: 1134-1144.

    2. Крузе Г.Р., Хан С.М., Заславский А.М. и другие. J GEN INTERN MED (2015) 30: 277. doi:10.1007/s11606-014-3015-6

    Камран Заманян, доктор философии, президент, главный исполнительный директор и партнер-основатель iData Research, международного рынка исследовательская и консалтинговая группа, занимающаяся предоставлением информации о рынке для медицинских устройств и фармацевтических компаний . Он провел более 20 лет, работая в сфере маркетинговых исследований.

    Арт Ким — старший аналитик iData Research и ведущий исследователь U.S.S. Отчет о рынке гастроинтестинальных эндоскопических устройств. Свяжитесь с ним на LinkedIn или свяжитесь с ним по адресу [email protected].

    [изображение предоставлено de:Benutzer:Kalumet (собственная работа) [GFDL (http://www.gnu.org/copyleft/fdl.html) или CC-BY-SA-3.0 (http://creativecommons. org/licenses/by-sa/3.0/)], через Wikimedia Commons]

    .

Написать ответ

Ваш адрес email не будет опубликован.