1
RAPORT ŞTIINŢIFIC ŞI TEHNIC
Titlu proiect: Sistem pentru palpare virtuală şi training avansat, diagnostic medical şi tratament
(VIPsystem)
Contractul de finanţare nr: 2011‐3.2‐0503
Director: Ș.L. Univ. Dr. Dan Gheonea
REZUMAT ETAPĂ: Prima etapă a proiectului s‐a întins pe 6 luni (iulie‐decembire 2012) şi a inclus mai multe
activităţi: studiul metodelor şi a stadiului actual al tehnicii la nivel internaţional (activitatea I.1),
stabilirea protocoalelor de lucru pentru includerea pacienţilor cu cancer hepatic şi pancreatic
(activitatea I.2), dezvoltarea scenariilor şi evaluarea metodologiei (activitatea I.3), structurarea bazei
de date (activitatea I.4), selecţia şi includerea pacienţilor cu cancere hepatice şi pancreatice
(activitatea I.5), participarea la congrese şi diseminarea rezultatelor preliminare obţinute din studiul
literaturii (activitatea I.6)
În cadrul primei activităţi s‐a realizat o documentare extensivă în ceea ce priveşte ultimele
metode de diagnostic molecular şi imagistic al cancerului hepatic şi pancreatic cu accent pe achiziţia
şi prelucrarea digitală a imaginilor. S‐au stabilit în continuare protocoalele de examinare a
pacienţilor, câmpurile bazelor de date precum şi criteriile de includere şi excludere din studiu. În
funcţie de acestea se va realiza selecţia ulterioară a pacienţilor evaluaţi.
Fondul ştiinţific aprofundat prin studiul literaturii de specialitate a fost în continuare
îmbunătăţit prin participarea la congresul european de gastroenterologie (19th United European
Gastroenterology Week, Amsterdam, The Netherlands) a mai multor membrii ai echipei de
cercetare. Astfel se va asigura un flux al cercetării comparabil cu cel de la nivelul centrelor de
prestigiu de la nivelul UE.
2
ACTIVITATEA I.1. Studiul metodelor şi a stadiului actual al tehnicii la nivel internaţional
Markeri serologici pentru diagnosticul și stadializarea carcinomului hepatocelular
Abilitatea de a identifica pacienţii cu risc înalt de recurenţă și prognostic grav ar putea ajuta
ghidarea tratamentului chirurgical sau chimioterapic în funcţie de factorii de risc individuali. Ritmul
de avansare al tumorii, dimensiunile, invazia microvasculară, existenţa trombozelor portale sau a
leziunilor microsatelite reprezintă parametrii de predicţie ai supravieţuirii [Zhou L Rui JA et al.
Clinicopathological features, post‐surgical survival and prognostic indicators of elderly patients with
hepatocellular carcinoma. Eur J Surg Oncol 2006; 32(7):767–772].
Alfa fetoproteina (AFP) reprezintă marker‐ul serologic clasic al activităţii CHC. Se asociază
însa cu o senzitivitate scazută şi o specificitate medie. Alfa fetoproteina fucozilată (AFP‐L3), are o
mare afinitate a lanţului polizaharidic pentru Lens culinaris.
Glypican 3 (GPC3), un proteoglican heparan sulfat, pare a avea specificitate şi senzitivitate
mai mare decât AFP [Liu H, et al. Diagnostic value of glypican‐3 in serum and liver for primary
hepatocellular carcinoma. World J Gastroenterol, 2010 21; 16:4410‐4415].
α L‐fucozidaza este crescută în CHC datorită unui mecanism necunoscut. Are o sensibilitate
de 75% şi o specificitate de 90% în diagnosticul CHC.
Des‐gamma‐carboxiprotrombina (proteină anormală care nu prezintă gama‐carboxilarea
rezidului glutaminic) poate diferenţia hepatocarcinomul de formaţiuni tumorale hepatice benigne,
fiind de asemenea specifică pentru stadiile timpurii ale acestuia [Malaguarnera G et al. Serum
markers of hepatocellular carcinoma. Dig Dis Sci, 2010; 55(10): 2744–2755].
Gamma‐glutamil transferaza specifică hepatomului este un marker sensibil pentru
diagnosticul de certitudine, dar şi pentru diferenţiere sau prognostic [Zhou L et al. Serum tumor
markers for detection of hepatocellular carcinoma. World J Gastroenterol, 2006;12(8):1175‐1181].
Transglutaminaza serică 2 a fost citată recent ca și marker serologic şi histologic de interes
în hepatocarcinom, determinarea sa cantitativă în combinaţie cu AFP crescând acurateţea
diagnostică şi senzitivitatea acesteia din urmă.
IGF‐II şi interleukina 6 sunt de asemenea citaţi ca markeri ce cresc senzitivitatea AFP în
diagnosticul şi prognosticul CHC în diferite stadii [Sun Y et al. Quantitative Proteomic Signature of
Liver Cancer Cells: Tissue Transglutaminase 2 Could Be a Novel Protein Candidate of Human
Hepatocellular Carcinoma. J. Proteome Res, 2008, 7: 3847–3859].
3
Markeri imunohistochimici tisulari în hepatocarcinom
VEGF (vascular endothelial growth factor–factorul de creştere endotelial) este
supraexprimat mai ales în cancerele cu risc mare de recurență (Figura 1).
Factorul inductor al hipoxiei [Wada H et al. Expression pattern of angiogenic factors and
prognosis after hepatic resection in hepatocellular carcinoma: importance of angiopoietin‐2 and
hypoxia‐induced factor‐1a. Liver Int, 2006, 26:414–23], sintetaza oxidului nitric (NOS), factorul de
creștere al fibroblastelor cu rol prognostic doar în cantități mari, PDGF (platelet‐derived growth
factor–factorul de creştere derivat din trombocite), factorul tisular, endostatinele/colagenul XVIII,
interleukina 8 sunt de asemenea identificabile.
Matrix metalloproteinazele (MMP) sunt o familie de enzime proteolitice caracterizate prin
capacitatea de a degrada matrixul extracelular.
Figura 1. Carcinoame hepatocelulare. A – formă slab
diferențiată; B – formă bine diferențiată.
Imunomarcaj CD34, obiectiv 40X. C – formă slab
diferențiată; D – formă bine diferențiată.
Imunomarcaj VEGF, obiectiv 40X.
Figura 2. Carcinom hepatocelular. Pozitivarea
reacției pentru citokeratine 7 și 19 la nivelul
hepatocitelor tumorale.
Se estimează că aproximativ 15% din totalul CHC‐urilor înregistrează imunomarcaj pozitiv
pentru CK7. Rata de pozitivare pentru CK19 se situează în jurul valorii de 10%, cu un maxim de 20%
în cazul tumorilor slab diferențiate (Figura 2).
Complexele cadherină/catenină sunt implicate în aderența intercelulară, pierderea expresiei
E‐cadherinei fiind în strânsă corelație cu progresia și invazia tumorală.
Factorul beta de transformare a creşterii (TGF‐Beta‐transforming growth factor beta)
intervine în reglarea creșterii celulare, angiogeneză, invazie și funcție imună.
Markeri serologici pentru cancerul pancretic
CA19‐9 este considerat a fi cel mai important marker tumoral pentru cancerul pancreatic, cu
o sensibilitate de ansamblu de 80% și o specificitate de 90%. CA 125 este o glicoproteină considerată
4
a fi al doilea marker ca importanță în cancerul pancreatic. CA 50 este un marker tumoral, fără
specificitate de organ; nivelurile sale sunt crescute în diferite tumori gastro‐intestinale, precum și în
bolile hepatice benigne. CA72‐4 (TAG‐72) este o glicoproteină asemănătoare mucinei, cu niveluri
ridicate în mai multe tipuri de cancer gastro‐intestinal, cât și în adenocarcinomul pancreatic. CEA
este unul dintre antigenii oncofetali produși în timpul dezvoltării embrionare şi fetale de viață, a
căror producție este suprimată după naștere, atingând niveluri foarte scăzute la vârsta adultă.
PAM4‐reactiv MUC1 are o specificitate mare pentru adenocarcinomul pancreatic, comparativ cu
alte tipuri de cancer, pancreatită sau ţesuturi normale. MMP1 (metaloproteinazele) sunt
caracterizate prin capacitatea lor de a degrada nu numai membrana bazală, ci și diferite
componente ale matricei extracelulare. CEA‐CAM1 este un biomarker nou util ca un indicator al
prezenței leziunilor maligne la nivel pancreatic.
Markeri imunohistochimici pentru cancerul pancretic
Citokeratina 7 este o proteină care se găseşte în cea mai mare parte a epiteliului glandular și
de tranziție. CK20 poate fi găsită în adenocarcinomul pancreatic, precum și în carcinoame de colon,
de stomac, pancreas și tractul biliar. Mucinele sunt glicoproteine cu greutate moleculară mare,
situate pe suprafaţa celulelor epiteliale, implicate în interacțiuni intercelulare. TGF beta joacă un rol
paradoxal în cancerul pancreatic, putând acționa atât ca supresoare tumorale cât și ca promotor al
tumorii. VEGF este o citokină care determină o creștere a permeabilității vasculare și un efect
mitogen asupra celulelor endoteliale, stimulând proliferarea lor și migrația.
Elastografia ultrasonografică transabdominală
Elastografia este metodă imagistică ce apreciază elasticitatea țesuturilor. Prima metodă
elastografică aparută a fost Transient Elastography (TE), urmată de Real Time Elastography (RT–E) și
Acustic Radiation Force Impulse (ARFI). TE și ARFI au fost metode special dezvoltate pentru
aprecierea noninvazivă a fibrozei hepatice, ca alternativă la biopsia hepatică. Spre deosebire de
acestea, RT–E are aplicaţii multiple în patologia difuză și tumorală. La ora actuală sunt publicate
studii largi ce dovedesc performanța metodei în diferențierea tumorilor de sân, tiroidă, ficat,
prostată și pancreas.
În RT–E tumorile hepatice sunt vizualizate datorită diferenței de duritate dintre tumoră și
țesutul hepatic înconjurător. Astfel, elastografia percepe la fel ca un chirurg experimentat
metastazele hepatice ca fiind dure (Figura 3), carcinomul hepatocelular (HCC) mai puțin dur iar
tumorile benigne de consistență moale.
5
Figura 3. Elastografie în timp real la un pacient cu
metastaze hepatice. Metastazele hepatice au aspect
dur în elastografie și apar de culoare albastră.
Informația elastografică se obține prin aplicarea unei presiuni longitudinale asupra unui
țesut și măsurarea deplasării nucleilor de reflexie din acest țesut, ca urmare a presiunii aplicate
(Figura 4). RT–E are două momente distincte: aplicarea presiunii – sau excitarea tisulară – și analiza
informației în vederea generării unei imagini specifice. După aplicarea presiunii, distribuția
deformării induse la nivelul țesuturilor este estimată prin urmărirea mișcării acestora. Practic, se
recoltează undele de radiofrecvență – echivalentul ecogramei din modul A – înainte și după
aplicarea stimulului de deformare și se evaluează deplasarea longitudinală a țesuturilor prin
urmărirea mișcării nucleilor de reflexie, folosind tehnici de autocorelare. Imaginea de defomare
rezultată se numeşte elastogramă. Calcularea distribuției elasticității tisulare se realizează în timp
real, iar rezultatul examinării este afișat pe ecran sub forma unei imagini codificate color, alături de
imaginea bidimensională a structurii examinate.
Figura 4. Principiul elastografiei în timp real.
Asupra ţesutului examinat se aplică o
presiune. Gradul de deformare al ţesutului
examinat este proporţional cu elasticitatea
acestuia. Distribuţia elasticităţii tisulare este
afişată pe ecran în timp real iar rezultatul
apare sub forma unei imagini codificate
color.
Reprezentarea deformării tisulare s‐a făcut inițial în nuanțe de gri. În prezent, elastograma
este reprezentată în culori. Fiecare pixel din regiunea de interes [ROI] are corespondent una din cele
256 de culori specifice. Leziunile cele mai moi sunt reprezentate în nuanțe de roșu, cele dure în
albastru iar cele intermediare în tonuri de verde.
Elastografia ultrasonografică ecoendoscopică
Palparea intraoperatorie este folosită de chirurgi pentru localizarea şi caracterizarea
tumorilor pancreatice (pancreatită cronică pseudotumorală, adenocarcinom pancreatic, tumori
neuroendocrine etc.), dar şi pentru detectarea invaziei vasculare în cancerul pancreatic.
Elastografia ultrasonografică a fost descrisă în urmă cu peste 15 ani, dar aplicaţiile clinice
sunt disponibile recent. Aplicaţii recente ale elastografiei au apărut şi în cazurile în care imaginile
6
convenţionale ultrasonografice nu sunt utile, incluzând vizualizarea leziunilor termice induse de
ablaţie cu radiofrecvenţă (radio frequency ablation – RFA) a tumorilor hepatice sau ultrasonografie
cu focalizare de mare intensitate (high intensity focused ultrasound – HIFU) a tumorilor prostatice.
Elastografia bazată pe endoscopie ultrasonografică (EUS) poate fi efectuată cu traductorii
ecoendoscopici convenţionali, fără să fie necesar echipament adiţional care să inducă vibraţii sau
presiuni. Tehnica este similară cu examinările Doppler color, fiind efectuată folosind o imagine
dublă, cu examinarea convenţională în scară de gri în dreapta şi imaginile elastografice color în
stânga. Fezabilitatea elastografiei ecoendoscopice a pancreasului a fost demonstrată. Deşi
elastografia ecoendoscopică a fost demonstrată ca fiind fezabilă, autorii nu au putut evidenţia
diferenţe între pacienţii cu pancreatită cronică şi tumori dure, probabil datorită structurii fibroase
similare. În consecinţă, elastografia ecoendoscopică a fost considerată limitată, fără să poată
ameliora acurateţea diagnostică la pacienţii cu pancreatită cronică şi suspiciune de cancer
pancreatic. Cu toate acestea, folosirea tehnicilor de analiză asistată de calculator poate permite
diferenţierea pacienţilor cu pancreas normal, pancreatită cronică pseudotumorală şi cancer
pancreatic.
Fezabilitatea elastografiei ecoendoscopice a fost demonstrată şi în cazul formaţiunilor focale
hepatice, inclusiv în cazul metastazelor hepatice, care au un aspect “dur”, înconjurat de structuri cu
consistenţă scăzută. Alte tumori solide pot fi de asemenea caracterizate prin elastografie
ecoendoscopică, inclusiv tumori esofagiene, tumori gastrice, tumori stromale gastro‐intestinale
(GIST) sau formaţiuni tumorale suprarenaliene.
Tomografia computerizată
CT (computer tomografia) este o tehnică imagistică familiară la ora actuală în lume atât
radiologului, cât şi clinicianului. Progresele majore în tehnologia CT contribuie la diagnosticul
diferenţial al diferitelor leziuni focale hepatice. Caracterizarea leziunilor hepatice ca fiind benigne
sau maligne este importantă pentru triajul pacienților, in vederea utilizării terapiilor chirurgicale
comparativ cu cele nechirurgicale. Dezvoltarea computer tomografiei multispirală (MDCT), cu
rezoluţie spațială şi temporală superioară, a dus la îmbunătățirea depistării și caracterizării leziunilor
hepatice focale. Achiziția de multiple seturi de date, cu fiecare rotație a tubului de raze X în MDCT,
înseamnă că întregul ficat poate fi vizualizat în 10 s sau mai puţin. Implementarea computer
tomografelor cu 4 şi 16 spire a permis achiziţia de imagini cu grosime de 1,25 mm în timpul unei
singure apnei. Aceste imagini cu grosime redusă au crescut rezoluţia şi au îmbunătăţit diagnosticul
permiţând totodată obţinerea de reconstrucţii multiplanare. Timpul scurt de achiziţie a imaginilor
permite multiple pasaje în diferitele faze postcontrast iar prin colimarea fină a secţiunilor rezultă
date volumetrice cu dimensiuni ale voxel‐urilor izotropice sau aproape izotropice, determinând
7
astfel o rezoluţie spaţială ridicată şi capacitatea de afişare a datelor în planuri multiple. Această
viteză redusă de achiziţie a imaginilor permite optimizarea imaginilor în fază dublă, arterială şi
venoasă, oferind totodată multiple avantaje. Utilizarea dublei faze presupune achiziţia de imagini în
fază arterială şi portală. Substracţia digitală a imaginilor CT a fost limitată în trecut de artefactele
respiratorii. Cu MDCT este posibilă achiziţia a două faze postcontrast în timpul unei singure apneei.
Astfel este facilitată substracţia digitală a imaginilor precontrast de cele postcontrast arterial cu
scopul caracaterizării captării precoce arteriale a leziunilor hepatice. Tehnica fazei triple include şi o
fază nativă sau arterială precoce cu achiziţii ale imaginilor la 18‐25s postadministrare substanţă de
contrast. Leziunile hepatice hipervasculare sunt cel mai bine apreciate în faza târzie arterială,
deoarece prezintă captare maximă în raport cu restul parenchimului hepatic. În faza portală
parenchimul hepatic prezintă captare maximă cu opacifiere a venelor hepatice. Faza de echilibru sau
tardivă realizată la 3‐5 min după administrarea contrastului poate fi utilă în caracterizarea
suplimentară a leziunilor. De asemenea, secţiunile fine efectuate determină reducerea efectului de
volum parţial.
Caracterizarea morfologiei leziunilor şi a pattern‐urilor lor post‐contrast sunt utile în
diagnsoticul maselor focale hepatice. Hemangiomul este cea mai frecventă tumoră hepatică
benignă. Aceste tumori prezintă un pattern tipic de captare cu opacifiere centripetă postcontrast,
începând de la periferie sub forma unor arii nodulare iodofile spre centru. La examenul nativ,
hiperplazia nodulară focală apare ca o zonă hipodensă omogenă, cu o porţiune centrală hipodensă.
Postcontrast, datorită vascularizaţiei accentuate arteriale, aceasta prezintă captare intensă
omogenă, cu excepţia cicatricii centrale stelate. Adenomul hepatic poate fi hipodens pe scann‐urile
native, datorită prezenţei grăsimii, necrozei sau hemoragiei, sau hiperdens datorită hemoragiei
recente sau unei cantităţi mari de glicogen. Prezintă captare intensă în faza arterială şi venoasă
precoce. Chistele hepatice se prezintă ca formaţiuni bine delimitate, omogene cu densităţi lichidiene
sub 20 UH (unităţi Hounsfield), şi nu prezintă captare postcontrast. Leziunile mici pot prezenta o
falsă captare datorită efectului de volum parţial.
Datorită vascularizaţiei bogate arteriale, carcinoamele hepatice apar ca mase hiperdense
postcontrast arterial. Ele devin izodense cu parenchimul hepatic sau hipodense în faza portală. Pe
scan‐urile tardive, capsula şi septurile pot prezenta captare prelungită. Faza arterială este superioară
celorlalte faze de captare şi obligatorie în caracterizarea hepatocarcinoamelor. Studii recente
recomandă utilizarea triplei faze CT pentru detectarea şi caracterizarea HCC. Hepatocarcinoamele
prezintă captare maximă în timpul fazei arteriale, chiar mai accentuată decât parenchimul hepatic, şi
devine hipodensă în faza portală.
8
Computer tomografia oferă informaţii utile în legătură cu dimensiunea sau localizarea
tumorală, relaţia cu venele hepatice şi portale, gradul de invazivitate şi dimensiunile parenchimului
hepatic restant după rezecţie.
Carcinoamele cu dimensiuni mici şi cele difuz infiltrative pot fi dificil de diagnosticat CT in
context de ciroză, cu o rată de de detectare ce variază între 38‐84% cu CT convenţional şi 87% cu CT
bifazic. Caracteristicile HCC fibrolamelar sunt prezenţa unei mase, bine‐delimitate, iodofilă, adesea
cu o cicatrice centrală. Metastazele hepatice sunt cel mai bine detectate prin combinarea fazei
arteriale şi portale.
Achiziţia rapidă a datelor a permis obţinerea unor secţiuni multiple, cu grosime redusă şi
rezoluţie crescută fără artefacte de respiraţie. Alte avantaje sunt legate de îmbunătăţirea
semnificativă a postprocesării imaginilor şi a reconstrucţiilor tridimensionale, fiind posibilă evaluarea
întregului parenchim hepatic, vizualizarea raporturilor cu leziunile focale şi a unei vascularizaţii
arteriale aberante. Astfel, pot fi realizate hărţi vasculare hepatice similare angiografiei
convenţionale, cu rol în planificarea rezecţiei hepatice. Reconstrucţiile în plan axial pot fi utilizate
pentru realizarea unor reconstrucţii multiplanare. Imaginile multiplanare pot fi densificate în felii
prin utilizarea tehnicilor de proiecţie precum proiecţii maxime şi minime ale intensităţii (maximum,
and minimum intensity projection) sau volumul automat (volume rendering). Prin atribuirea unui
spectru complet de valori ale opacității și aplicarea culorilor, automatizarea volumului oferă o serie
de date solide și versatil stabilite pentru aplicații avansate de imagistică.
Computer tomografia dinamică poate fi utilizată ca o metodă neinvazivă pentru
cuantificarea perfuziei hepatice. Perfuzia CT permite identificarea cu acurateţe crescută a pacienţilor
cu boală cronică hepatică şi metastaze. Acest principiu poate fi utilizat pentru aprecierea răspunsului
terapeutic al tumorilor hepatice la noile terapii anticancer.
MDCT a imbunătăţit viteza de scanare și rezoluția spațială de‐a lungul axei z, și permite
reconstrucţii tridimensionale cu rol în diagnosticul leziunilor focale pancreatice. Dintre tumorile
tractului gastrointestinal, adenocarcinomul pancreatic reprezintă cea de‐a doua cauză de deces prin
cancer.
Tomografia computerizată (CT) este, în general, acceptată ca prima linie de investigație la un
pacient cu suspiciune de cancer pancreatic. Motivele pentru această preferință includ
disponibilitatea largă, viteza, secțiunile fine, captarea optimă, rezoluţie spațială inaltă, și imagini de o
calitate superioară în mod constant. Elementele cheie pentru obţinerea unor imagini de o rezoluţie
crescută sunt administrarea contrastului oral şi intravenos şi achiziţia de secţiuni fine. Caracteristicile
sugestive de cancer pancreatic sunt reprezentate de modificări în morfologia şi densitatea
parenchimului pancreatic, contur difuz, obliterarea grăsimii peripancreatice, ştergerea spaţiului de
9
clivaj cu structurile din jur, implicarea vaselor adiacente și a ganglionilor limfatici regionali, dilatarea
ductului pancreatic, atrofie, precum și obstrucția canalului biliar comun.
MDCT permite achiziţia imaginilor în faza arterială, parenchimatoasă, portală cu rol în
diferenţierea leziunilor tumorale benigne de cele maligne pancreatice. Astfel, pentru detectarea
tumorilor, în special a adenocarcinomului, faza venosă şi parenchimatoasă sunt superioare celor
obținute în faza arterială. Cu toate acestea, pentru detectarea invaziei vasculare și a metastazelor
hepatice, faza portala este mai bună decât cele obținute în celelealte faze. Faza arterială estet utilă
în vizualizare vascularizaţiei pancreatice. Folosind această achiziţie a imaginilor, este posibilă
diagnosticarea și caracterizarea unei leziuni pancreatice cu dimensiuni mici (mai puțin de 2 cm în
diametru), mai precis, să stabilească nivelul de invazie vasculară. Cei mai mulţi dintre autori sunt de
părere că faza pancreatică parenchimatoasă și faza venoasă portală (faza dublă) sunt suficiente
pentru detectarea adenocarcinomului pancreatic, iar faza arterială poate fi rezervată pentru acei
pacienţi care au nevoie de angiografia CT (CTA). Astfel, MDCT bifazic este un instrument foarte
eficient de diagnosticare în depistarea și stadializarea corectă preoperatorie a afecțiunilor maligne
pancreatice.
De asemenea, utilizarea triplei faze are o acurateţe de 90% în diagnosticul leziunilor
pancreatice şi în special în determinarea rezecabilităţii unui carcinom pancreatic. Noile ghiduri susţin
această abordare, criteriile de rezecţie bazîndu‐se pe specificitate mai mult decât pe sensibilitate.
Mai mult de 90% din cazurile de cancer pancreatic apar în stadiu avansat al bolii, subliniind astfel
rolul radiologiei în depistarea precoce și determinarea rezecabilităţii tumorii. Rolul imagisticii este de
a localiza tumora şi a stabili relaţia sa cu vascularizaţia adiacentă.
Protocoalele CT prezintă acurateţe aproape similară cu ecoendoscopia (EUS) în
determinarea rezecabilităţii carcinomului pancreatic şi în special în interesarea artrerei mezenterice
superioare. Tumorile maligne apar ca arii cu densitate redusă comparativ cu parenchimul normal şi
se asociază cu obstrucţia ductului principal pancreatic. În cazul leziunilor vizibile CT, această metodă
imagistică poate fi folosită pentru ghidarea aspiraţiei fine a maselor pancreatice. Totuşi tumorile cu
dimensiuni mici pot rămâne nediagnosticate chiar prin utilizarea celor mai avansate tehnici
computer tomografice.
Utilizarea CT creşte acuratețea de diagnosticare a carcinomului pancreatic nerezecabil.
Interesarea structurilor vasculare este evidenţiată CT prin implicarea a peste jumătate din
circumferinţa vasului, ingustarea focală şi dilatarea venelor peripancreatice. Criteriile pentru
nerezecabilitate includ interesarea arterei mezenterice superioare sau trunchiului celiac, implicarea
confluentului mezenterico‐portal, precum și prezenţa metastazelor hepatice, peritoneale sau
10
limfatice. Limitarea majoră cu utilizarea CT este că nu poate diferenția cu precizie între adenopatiile
benigne de cele maligne.
Utilizarea în protocolul MDCT a reconstrucţiilor tridimensionale şi multiplanare, în plan
coronal și sagital, crește sensibilitatea explorării și îmbunătățește corelarea cu datele obţinute
intraoperator, cu rol în stadializarea şi diagnosticarea corectă a formaţiunilor tumorale.
Arhitectura bazei de date necesare stocării datelor medicale complexe
Pentru a pune la punct o bază de date eficientă și sigură, este necesară parcurgerea mai
multor etape:
1. Determinarea scopului bazei de date
2. Găsirea și organizarea informațiilor necesare
3. Împărțirea informațiilor în tabele
4. Transformarea elementelor în coloane
5. Precizarea cheii primare – Cheia primară este o coloană care este folosită pentru a identifica
în mod unic fiecare rând. Un exemplu ar putea fi ID‐ul pacientului.
6. Configurarea relațiilor dintre tabele – Deciderea modului în care datele dintr‐un tabel se
referă la datele din alte tabele. Se pot adăuga câmpuri la tabele sau se pot crea noi tabele pentru a
clarifica relațiile, după cum este necesar.
7. Redefinirea design‐ului – Analizarea design‐ului pentru depistarea erorilor. Crearea de
tabele și adăugarea câtorva înregistrări de date eșantion.
8. Aplicarea regulilor de normalizare – pentru a vedea dacă tabelele sunt bine structurate.
Datele care urmează să fie stocate în baza de date trebuie să fie determinate în colaborare
cu o persoană care are experiență în acest domeniu, și care este conștientă de ceea ce trebuie să fie
stocat în cadrul sistemului. Acest proces face parte din analiza cerințelor, și necesită experiență din
partea proiectantului pentru a obține informațiile necesare de la cei cu cunoștințe în domeniu.
Odată ce un designer știe ce date urmează să fie stocate, trebuie stabilit care este
dependența între acestea. Un atribut poate schimba, spre deosebire de altele care rămân.
În domeniul proiectării bazei de date relaționale, normalizarea este un mod sistematic de a
asigura că o structură este potrivită pentru uz general, permițând inserarea, actualizarea și ștergerea
informațiilor fără anomalii care ar putea duce la o pierdere a integrității datelor.
După ce relațiile și dependențele au fost determinate, este posibilă aranjarea datelor într‐o
structură logică, care poate fi apoi reprezentată prin obiecte de stocare suportate de sistemul de
management al bazei de date. În cazul bazelor de date relaționale obiectele de stocare sunt tabele
care stochează datele în rânduri și coloane. Fiecare tabel poate reprezenta fie o instanță a unui
11
obiect, fie o relație care unește unul sau mai multe instanțe ale unuia sau mai multor obiecte logice.
Relațiile între tabele pot fi apoi stocate ca link‐uri de legătură.
Într‐o bază de date orientată pe obiecte, fiecare entitate corespunde direct obiectelor
folosite de limbajul de programare orientat pe obiect folosit pentru a scrie aplicațiile care vor
gestiona și accesa datele. Relațiile pot fi definite ca atribute ale claselor de obiecte implicate sau ca
metode care operează pe clase de obiecte.
Studiul protocoalelor de securitate folosite pentru protejarea datelor
Secure Socket Layer (SSL) și Transport Layer Security (TLS) sunt protocoalele de securitate cel
mai des utilizate astăzi. Cele două standarde definesc de fapt un singur protocol standardizat, TLS
fiind evoluția SSL. Acesta este în esență un protocol care prevede un canal securizat între două
mașini care operează pe Internet sau pe o rețea internă. Protocolul SSL este de obicei folosit atunci
când un browser web trebuie să se conecteze în siguranță la un server de web de pe Internet, lucru
nesigur în mod inerent. Din punct de vedere tehnic, TLS este un protocol transparent, care necesită
interacțiune minimă din partea utilizatorului final atunci când se stabilește o sesiune securizată.
Certificatele SSL sunt mici fișiere de date la care se leagă digital o cheie criptografică ce
conține detalii ale unei organizații. Atunci când este instalat pe un server de web, acesta activează
lacătul și protocolul https (prin portul 443) și permite conexiuni sigure de la un server web la un
browser. De obicei, SSL este utilizat pentru a securiza tranzacţiile bancare, transferul de date și
datele de identificare.
Certificatele SSL trebuie să fie emise de către o Autoritate de Certificare de încredere,
provenind de preferință dintr‐un certificat “root” pe 2048 de biți. Certificatul rădăcină trebuie să fie
prezent pe maşina utilizatorului final pentru validarea certificatului individual. În cazul în care nu
este de încredere browser‐ul va prezenta mesaje de eroare.
Metodele de reconstrucție tridimensională folosite. Protocoale de optimizare a redării
tridimensionale a imaginilor medicale
Imaginile vor fi preluate prospectiv și analizate folosind un protocol multi–pas de
segmentare semi‐automată. Seriile de imagini vor fi introduse în software‐ul gratuit ImageJ (Wayne
Rasband, National Institutes of Health, Bethesda), unde vor fi prelucrate succesiv prin aplicarea unor
script‐uri semi‐automate.
Prima operațiune va consta în a anonimiza datele pacienților, fiind extrase informațiile
legate de numele acestora din seriile DICOM importate. Datele de identificare rămase (respectiv
sexul, vârsta, data examinării) vor fi corelate cu cele înregistrate în cadrul studiului de elastografie,
permițând corelarea pacienților între cele două etape.
12
Vom selecta apoi imaginile semnificative, respectiv secțiunile unde se putea vizualiza în întregime
ficatul. În continuare vom aplica o serie de filtre pentru segmentarea imaginilor individuale din
fiecare serie.
Astfel, vom aplica un filtru Sobel pentru identificarea marginilor elementelor prezente în
fiecare imagine (în cazul nostru, marginile organelor prezente în fiecare secțiune CT consecutivă).
Vom aplica apoi un filtru LoG (Laplacian of Gaussian) pentru netezirea marginilor, extrăgând
astfel limitele grosiere ale parenchimului hepatic.
În paralel vom efectua selecția semi‐automată a zonelor tumorale folosind filtre LoPass
succesive unei egalizări a histogramei pe nuanțe de gri a zonei parenchimului hepatic, extrăgând
zonele de interes (figura 5).
Figura 5. Aplicarea succesivă a filtrelor Sobel (b) și LoG (c) pentru delimitarea automată a ariei ficatului dintr‐o imagine neprelucrată (a), și
extragerea zonei‐candidat presupusă a fi tumorală, prin compararea cu zona extrasă ca aparținând parenchimului hepatic (d).
Astfel, parenchimul normal va căpăta valoarea 0, nivelul intensităților pixel‐per‐pixel fiind
egalizat în funcție de intensitatea sa de bază. Se vor selecta astfel o serie de clasificatori diferiți
pentru zonele tumorale de interes, analizându‐se aspectul texturii și alcătuindu‐se “hărți” în tonuri
de gri pentru acestea.
Vom calcula astfel numărul de caracteristici incluse în fiecare set specific pentru aria de
interes în cauză, numărul și tipul acestora contând pentru reprezentarea grafică tri‐dimensională
ulterioară (figura 6).
Figura 6. Reprezentarea spațială a clasificatorilor.
13
Pe baza acestor caracteristici, din setul de imagini consecutive care alcătuiesc o înregistrare
CT, vom extrage aceeași zonă de interes corespunzătoare pentru tumora vizată, obținând scheletul
tri‐dimensional al acesteia, folosit pentru tapetarea cu informația elastografică.
În cadrul analizei elastografice, vom extrage înregistrările elastografice în format DICOM din
unitatea de ecografie, urmând anonimizarea datelor conform protocolului expus anterior pentru
imagistica CT, corelându‐se apoi în baza de date cele două investigații pentru fiecare caz.
Se vor selecta frame‐urile de interes pentru mapping‐ul schemei coloristice, stabilindu‐se
elemente de recunoaștere minim‐maxim pentru fiecare culoare existentă într‐un cadru. Va fi astfel
stabilită o ierarhizare bazată pe histograme a imaginilor, necesară pentru maparea precisă a
informației pe modelul tri‐dimensional obținut anterior (figura 7).
Figura 7. Reprezentarea grafică (a) clasificatorilor și
(b)intensităților într‐o zonă tumorală.
Vom folosi pentru corelarea datelor CT–elastografie un model bazat pe matrici de co–
localizare pe nuanțe, asemănător celui propus de Haralick pentru nuanțe de gri (Gray Level Co‐
occurrence Matrix – GLCM), parametrul de corelație fiind adaptat după descrierea lui Walker, model
implementat în plug‐in‐ul “Texture analyzer” (Cabrera, Statele Unite ale Americii) dezvoltat pentru
aplicația ImageJ (Bethesda, USA).
Vom calcula astfel trei descriptori pentru textură: valoarea contrastului, coeficientul de
corelație și valoarea coeficientului de entropie, pentru fiecare set de texturi alese drept clasificatori.
Contrastul este folosit ca măsură pentru evaluarea diferențelor de luminozitate și coloristică
specifică din elastografie între pixelii adiacenți în fiecare imagine; coeficientul de corelație măsoară
corelația perechilor de pixeli în funcție de nivelurile tonurilor de culoare, iar entropia este un
parametru care evaluează cât de aleatoare este distribuția nivelurilor tonurilor de culoare în
imagine. Modelul analizează textura pe patru axe pornind de la un pixel considerat central (0°, 45°,
90° și respectiv 135°), alcătuind matricea adiacentă fiecăruia, pentru o corelare perfectă între
imaginea elastografică și cadrul tridimensional creat din imagistica CT (figura 8).
14
Figura 8. Procedeu siminar GLCM pentru o imagine de 16x16 pixeli (b), folosind modelul pe patru axe (a), rezultând un tabel 16x16 cu valori
(c) și ulterior valori conexe pe patru axe (d), în final transformat după metoda pixelilor adiacenți, rezultând un tabel 15x15 (n–1) (e).
Integrarea dispozitivului de realitate virtuală în cadrul proiectului
Modelul tridimensional al tumorii hepatice/pancreatice va fi integrat dinamic într‐un sistem
bazat pe realitate virtuală, care va permite interacțiunea totală cu acesta.
În figura 9 prezentăm schematic organizarea sistemului. Platforma de control va permite
introducerea datelor atât de la o stație de bază locală, cât și de la distanță prin intermediul unei
platforme web dedicate.
ACTIVITATEA I.2. Stabilirea protocoalelor de lucru pentru includerea pacienţilor cu cancer hepatic
şi pancreatic
Pacienţi cu tumori hepatice
Criterii de includere
o vârsta peste 18 de ani
o dimensiunea formaţiunii cuprinsă între 1 şi 7 cm astfel încât tumoara să fie
înconjurată de parenchim hepatic în fereastra de elastografie
o formaţiune situată la o profunzime mai mică de 10 cm faţă de sonda ecografică
Figura 9. Reprezentarea schematică a modulului de realitate virtuală creat pentru interacțiunea cu modelului
tridimensional al tumorii.
15
Criterii de excludere
o tumori profunde, de dimensiuni mari sau greu vizibile în ecografia standard
o pacienţi alergici la substanţa de contrast administrată la examenul computer
tomografic
o pacienţi cu insuficienţă renală sau hepatică severă
Pacienţi cu tumori pancreatice
Criterii de includere
o Pacienţi diagnosticaţi cu tumoră pancreatică solidă cu confirmare citologică sau
histologică
o Vârsta între 30 şi 75 de ani, bărbaţi sau femei
o Semnarea consimţământului informat pentru efectuarea EUS
Criterii de excludere
o Tratament chirurgical cu intenţie curativă sau chimio/radioterapie
o Pacienţi diagnosticaţi cu tumori producătoare de mucină sau tumori chistice
ACTIVITATEA I.3. Dezvoltarea scenariilor şi evaluarea metodologiei
În figura 10 am schematizat principiul de funcționare al bazei de date, cât și interacțiunile
între diferitele secțiuni ale acesteia, până la crearea și redarea modelului tridimensional final,
accesibil prin metodele hapatice de interacțiune.
În figura 11 prezentăm schematic organizarea platformei interactive care va fi creată pentru
interacțiunea cu baza de date ce furnizează datele medicale pentru crearea modelului 3D integrat în
modulul de realitate virtuală prezentat la punctul anterior.
Pe tot parcursul procesului de creare a interfeței, vom pune accentul pe securitatea datelor de
identificare, prin procedeele de criptare descrise la unul din punctele anterioare.
16
Figura 10. Schematizare a relațiilor existente în cadrul bazei de date folosite pentru stocarea informațiilor despre formațiunile
tumorale hepatice și pancreatice.
17
Figura 11. Reprezentarea schematică a platformei on‐line create pentru interacțiunea cu baza de date și modelul 3D.
ACTIVITATEA I.4. Structurarea bazei de date
Baza de date va cuprinde următoarele câmpuri:
Datele de identificare ale pacientului
o Inițialele pacientului
o CNP
o Vârsta
o Sex
Elastografie
o Data examinării
o Diagnostic final al tumorii stabilit prin coroborarea datelor clinice, imagistice și
histopatologice
o Dimensiunea tumorii
o Aspectul parenchimului hepatic sau pancreatic
o Clasificarea tumorii hepatice în sistemul ETLT (elasticity type of liver tumour) în 4
tipuri posibile: A, B, C, sau D
o Histograma medie și parametrii histogramei (circumferință, arie, derivația
standard, media, procentul zonelor cu duritate înaltă, complexitatea, procentul
de dispersarea a culorilor, omogenitatea tumorii)
o Strain histogram
o Stocare DICOM standard a înregistrării elastografice
Tomografie computerizată
o Dimensiunea tumorii
o Coordonatele localizării
o Stocare DICOM standard a înregistrării tridimensionale a tumorii
18
ACTIVITATEA I.5. Selecţia şi includerea pacienţilor cu cancere hepatice şi pancreatice
Achizitia datelor elastografice – etape:
o Examinarea ecografică standard si Doppler. Examenul ecografic se realizează cu
ajutorul sistemului Hitachi HI Visions Preirus (Hitachi Medical Systems Europe Holding
AG, Zug, Switzerland) cu sonda convexă cu frecvenţa de 8‐4 MHz sau sonda
ecoendoscopică.
o Se activează modulul de elastografie în timp real.
o Examinarea se realizează prin abord intercostal pentru formaţiunile situate în lobul
drept hepatic şi prin abord epigastric pentru formaţiunle situate în lobul stâng hepatic
şi prin abord transgastric sau transduodenal pentru formaţiunile pancreatice
o Examinarea se realizează în apnee postexpiratorie pentru abord transabdominal şi
fără apnee prin EUS
o Aria de interes este setată astfel încât să cuprindă tumoră şi parenchim înconjurător.
o Pentru abordul intercostal se realizează compresiuni uşoare, egale ca intensitate cu
ajutorul sondei ecografice. Pentru abordul epigastric, imaginea elastografică se obţine
prin mişcările induse de bătăile cordului.
o Se inregistrează 3 filme elastografice cu durata de 10 sec.
o Pentru fiecare film se calculează histograma medie (valoarea medie a histogramelor)
la nivelul tumorii. Se obţin valori numerice.
o Pentru fiecare film se calculează strain raţio (raportul între duritatea tumorii şi a
parenchimului înconjurător). Se obţin valori numerice.
Achiziţia datelor prin tomografie computerizată – etape:
Examinările CT se vor efectua cu un computer tomograf multislice (16 spire), cu syngo.via
sofware încorporat, cu obţinerea unor reconstrucţii tridimensionale, multiplanare şi volumetrice.
Pregătirea pacienţilor anterior examinării va consta în ajunare cu cel puţin 4 ore înaintea
examinării, dar cu hidratare corespunzătoare pentru a evita complicaţiile renale după administrarea
contrastului intravenos. De asemenea protocolul de examinare va include folosirea contrastului oral,
500 mL cu 60 min, 500 mL cu o jumătate de oră anterior examinării, şi administrarea a 250‐300ml de
apă când pacientul se află pe masa de scanare.
Substanţa de contrast intravenoasă se va administra cu o rată de 3‐5 ml‐sec, cu o cantitate
netă de 100‐150 ml, iar achiziţia imaginilor se va efectua în timpul unei singure apnei, cu pacienţi
hiperventilaţi anterior.
În cazul examinării unor leziuni suspecte hepatice la pacienţii non‐cirotici, sau pentru
excluderea metastazelor, vom folosi faza dublă, şi anume faza arterială, portală şi cea de echilibru.
19
Metoda de scanare va cuprinde achiziţia de imagini cu grosime de 5mm, cu reconstrucţii fine de 1,5
mm. Faza arterială va fi obţinută la 30 sec de la injectare, scanare utilă pentru opacifierea maximă
arterială şi minimă portală. Faza portală se va realiza la 80 de sec, cu o scanare a întregului abdomen
de la nivelul domului hepatic la spinele iliace, iar faza tardivă la 3 min de la injectare. O fază tardivă
la 10‐15 min este necesară în cazul suspiciunii unui hemangiom sau colangicarcinom.
În cazul suprvegherii sau urmăririi pacienţilor cu carcinom hepatocelular grefat pe un ficat
cirotic sau cu boală hepatică cronică vom folosi faza triplă. Această fază va fi utilă şi în cazul urmăririi
tumorilor hepatice chemoembolizate, primare sau metastatice sau la pacienţii cu transplant. Pentru
pacienţii cu greutate peste 80 de kg vom folosi 150 ml substanţă de contrast intravenoasă, cu o rată
de 5ml/sec. Contrastul intravenos va fi administrat în aroximativ 30 de sec. Faza triplă va include o
scanare nativă a întregului ficat, o fază arterială la 30 de sec, scanare portală la 70 de sec şi o fază
tardivă la 180 sec a întregului abdomen.
În cazul maselor pancreatice vom utiliza atât secţiuni native cât şi secţiuni postcontrast oral
şi intravenos. Vom folosi contrast oral iodat sau apa ca şi contrast negativ, 200 ml cu 20 de minute
anterior examinării şi 400 ml pe masă, acesta fiind util în distensia şi opacifierea corespunzătoare a
duodenului.
Scanarea va cuprinde achiziţia de imagini în inspir profund, cu indicaţia ca pacienţii să inspire
similar în toţi timpii de explorare pentru a scana întregul parenchim pancreatic.
Scanările native vor cuprinde achiziţia de imagini cu grosime de 5 mm şi reconstrucţii de 1,5
mm a întregului abdomen. Faza arterială va cuprinde achiziţia de imagini cu grosime de 2,5 mm,
reconstrucţii de 1,25 mm a ficatului cu un delay de 35 de sec. Faza portală la 80 de sec va obţine
imagini ale întregului abdomen, cu grosime de 5 mm şi reconstrucţii de 1,5 mm. O fază tardivă va
cuprinde scanarea ficatului şi a rinichilor.
Utilizarea syngo.via se bazează pe un concept modular de funcţionalitate standard şi aplicaţii
avansate destinată vizualizării, manipulării, comunicării şi stocării imaginilor medicale. Prin folosirea
acestui software vom obţine reconstrucţii 2D şi 3D standard, precum şi reconstrucţii sofisticate
precum MPR (multiplanar reformation), MPR thick, MIP (maximum intensity projection), MIP thin,
VRT (volume rendering), VRT thin şi VRT gallery. De asemenea vom calcula volumul automat al
maselor investigate, util în evaluarea ulterioară postterapie.
20
ACTIVITATEA I.6. Participarea la congrese şi diseminarea rezultatelor preliminare obţinute din studiul literaturii PUBLICAŢII
Articole publicate în reviste indexate în BDI Larisa sandulescu, V. Padureanu, Cristina Dumitrescu, Natalia Braia, C.T. Streba, D.I. Gheonea, S. Cazacu, T. Ciurea, I. Rogoveanu, A. Saftoiu. A pilot study of real time elastography in the differentiation of focal liver lesions. Current Health Sciences Journal. Vol. 38, No. 1, 2012 (atasat)
Articole în curs de publicare în reviste cotate ISI Dan Ionuţ Gheonea, Costin Teodor Streba, Tudorel Ciurea, Adrian Săftoiu. Quantitative low mechanical index contrast‐enhanced endoscopic ultrasound for the differential diagnosis of focal pancreatic masses. BMC Gastroenterology.
Articole în curs de publicare în reviste indexate în BDI Dan Ionuţ Gheonea, Costin Teodor Streba, Tatiana Cârţână, Adrian Săftoiu. Pancreatic cancer ‐ advanced EUS imaging: Real‐time EUS elastography. Video Journal & Encyclopedia of GI Endoscopy PARTICIPARE LA CONGRESE
19th United European Gastroenterology Week, Amsterdam, The Netherlands
Membrii ai echipei de cercetare: Dan Gheonea Adrian Săftoiu Tudorel Ciurea Costin Streba Tatiana Cârţână Sevastiţa Iordache Daniela Burtea Mihaela Caliţa
Director proiect, Ş.L. Univ. Dr. Dan Gheonea