I~lMorial
Coloscopie & optique grossissante
K. KAWAI, M. TADA
Kyoto Prefectural University o f Medicine, Kyoto (Japan)
Magnifying colonoscopy
De remarquables progr~s ont 6t6 accomplis dans le domaine de l'endoscopie 5. fibres de verre, permettant de visualiser le tractus gastroin- testinal. Sans exag6ration, on peut pr6tendre que toutes les 16sions sont accessibles au diagnostic endoscopique. Une de nos r6centes pr6occupa- tions a 6t6 de permettre h l'endoscopie de dia- gnostiquer correctement les mini-16sions. A cet effet, plusieurs nouveaux proc6d6s ont 6t6 es- say6s dans notre clinique : l'un deux consiste en l'association des colorations de muqueuse et de l'utilisation d'endoscopes h optique grossissante.
Nous discutons ci-dessous les progr6s r6cents ac- complis et les perspectives nouvelles dans ce do- maine.
MIETHODES DE COLORA TION E N ENDOSCOPIE
La surface de la muqueuse colique montte en vue rapproch~e un relief granuleux d61imit6 par des sillons innomin6s (fig. 1). Ces mini-structures sont ais6ment d6montr6es par un fin relief r6ticul6 sur les clich6s radiologiques en double contraste (fig. 2). N~anmoins elles ne peuvent 6tre identi- fi~es par la coloscopie courante. En utilisant des m6thodes de coloration, on peut reconnaitre ais6- ment ces modifications granulaires du relief mu- queux. La figure 3 montre une image endoscopi- que de muqueuse colique color6e par un ,, spray ,~
d'indigo carmin 5. 0,5 %. On remarque le fin des- sin r6ticulaire de la muqueuse que n'aurait pu montrer la coloscopie conventionnelle. Au niveau de la muqueuse colique normale, on peut recon- naitre divers aspects 5. agencement r6gulier : fusi- forme, de forme ovallaire, etc.
D'autre part, en phase active de la c61ite ulc6- reuse, des zones de muqueuse peuvent 6tre d6- truites (fig. 4). L'aspect r6gulier et fusiforme dis-
Figure 1
Vue rapprochee de la muqueuse cSlique normale au microscope balayage. La muqueuse est delimitee par des sillons innomines et
est cribl6e de multiples petits pertuis muqueux.
Close-up view of the normal colon mucosa by the disecting micros- cope. Mucosa is demarcated by the innominate grooves and there
are many pits on the mucosa.
para~t et les ulc6rations irr6guli~res ainsi que les 6rosions deviennent 6videntes. En p6riode inac- tive de la colite ulc6reuse, lorsque l'inflammation diminue, les fines r6ticulations r6apparaissent peu 5. peu. La figure 5 montre ces zones de muqueuse 5. disposition plus r6guli6re qu'au cours de la phase active. N6anmoins, plusieurs d~pressions p e u v e n t s ' o b s e r v e r ~h et lh dans une m~me image. Ces mini-d6pressions qui correspondent, soit 5. des micro-6rosions soit a leurs cicatrices, sont r6v616es par l'examen avec optique grossis- sante. Ainsi, m~me avec un coloscope conven- tionnel, sur des aspects de muqueuse en apparence normale, les colorations r6v6lent une inflamma- tion incompl&ement disparue. Les micro-structures de la m u q u e u s e colique visualis~es par la m6thode de coloration endoscopique, sont clas- s6es en quatre degr6s en fonction de crit~res en- doscopiques tels que la couleur, la d6pression
Tir6s h part : Prof. K. KAWAI, Dept. of Preventive Medi- cine, Kyoto Prefectural, University of Medicine, Kawaramachi-Hirokoji, Kyoto, 602 (Japan).
M o t s - c l ~ s : Cancer, colite ulc6reuse, colorations de mu- queuse, coloscopes ~ optique grossissante, coloscopie.
K e y - w o r d s : Cancer, colonoscopy, magnifying colonoscopes,
musocal dying, ulcerative colitis.
A c t a E n d o s c o p i c a V o l u m e 14 - N ~ 1 - 1 9 8 4 1
TABLEAU ]
MICROSTRUCTURES MUQUEUSES DANS LA COLITE ULCI~REUSE
Donnres endoscopiques
Couleur Drpression Aire : Aspect
Disposition Berges Pertuis : Aspect
Disposition
Classification des microstructures muqueuses Degr6 III
Rougeur (++)
(++) Disparu ou anormal Irrrguli~re Pas nettes ou irrrguli~res Disparu ou anormal Irrrgulirre
Degr6 II
Rougeur (+) - (_+)
(+) - (+) Anormal Irrrgulirre Irr6guli~res Anormal Irrrguli~re
Degr6 I Normale
(+) - (-) Presque normal Presque rrgulirre Rrgulirres Presque normal Presque rrgulirre
Degr6 0
Normale (-) Normal
(fusiforme, ovale) Rrguli~re Rrguli~res
Normal (rond, ovale) Rrgulier
TABLEAU II DEGRI~ ENDOSCOPIQUE DES MICROSTRUCTURES MUQUEUSES
ET STADES HISTOLOGIQUES DE LA COLITE ULCI~REUSE
Stades histologiques Degr6
Degr6 III Degr6 II Degr6 I Degr6 0
Active
18 (100 %)
29 ( 58 %)
Presque Gurrie gurrie
Total
18 000 %)
21 50
(42 %) (100 %)
13 24 37
(35 %) ( 65 %) (100%)
14 14
(100 %) (100 %)
Figure 2
Image de la muqueuse c61ique par radiologie en double contraste.
Les fins d~tails du relief sont visibles sur ce cliche.
Barium enema X-ray picture on the colon mucosa by the air double contrast method. Fine network pattern is observed in this picture.
muqueuse, l'aspect, la disposition et les berges de la micro-16sion circonscrite par les sillons innomi- nrs (tableau 1). Tous les grades III et 96 % des grades II correspondent ~t des 16sions en activit6 du point de vue histologique. 94 % des stades I correspondent /a des 16sions quasi gurries et tous les stades 0 sont des stades de cicatrisation. Dbs Iors, les stades apprrcirs par mrthode de colora- tion sont en bonne corrrlation avec les donnres histologiques (tableau 2).
Le diagnostic endoscopique de c61ite ulcrreuse n'est pas difficile ~ la phase active. D'autre part, les aspects des phases quiescentes varient entre des stades quasi gurris et des stades de gurrison.
Si l'inflammation persiste avec un revrtement mu- queux quasi normal, le diagnostic endoscopique devient difficile.
Par application de la mrthode de coloration, les modifications micro-structurelles de la muqueuse peuvent 6tre aisrment reconnues aux stades 1 et 0. En fait, bien que I'aspect et la disposition de la zone muqueuse paraissent normalisrs, de petites 16sions en drpressions 6parses sont trrs nettement drtectables par coloration. A l'examen histologi- que, elles correspondent/t des micro-rrosions.
Ces micro-rrosions ne sont jamais visualisres au niveau de la muqueuse colique normale, et l'inflammation sous-jacente peut 6tre facilement drpistre par cette mrthode.
L'examen histologique des zones muqueuses voisines des micro-~rosions rrv~lent presque tou- jours un aspect normal avec 16g6re augmentation des cellules inflammatoires et fibrose, alors que les biopsies prrlevres au niveau des zones de dr- pression, montrent des 6rosions ou des cicatrices d'ulc~res. Ainsi des biopsies dirigres prrlevres au niveau des drpressions mettent mieux en 6vi- dence l'~tat inflammatoire de la muqueuse. Ces informations facilitent le diagnostic diffrrentiel entre phase quiescente et phase active de la c61ite ulcrreuse et orientent correctement le diagnostic
2 V o l u m e 1 4 - N ~ 1 - 1 9 8 4 A c t a Endoscopica
TABLEAU III
C A R A C T I ~ R I S T I Q U E S D E S C O L O S C O P E S A O P T I Q U E G R O S S I S S A N T E
Longueur totale Longueur utile
Tube (diam6tre ext6rieur) Angle de b6quillage (haut et bas)
(droit et gauche) Canal biopsique (diam6tre int6rieur) Syst~me optique (angle de vision)
(limites d'observation) Degr6 de grossissement
CF-MB-M Type I
1 270 mm 1 110 mm G 14 mm
120 ~ 120 ~ O 2,8 mm
75 ~ 5 -~176 m m
x 10
Type II
1 270 mm 1 105 mm Q 13 mm
180 ~ 140 ~ 0 2,8 mm
50 ~ 2-= mm
x 25
CF-HM
1 670 mm 1 420 mm O 14,4 mm
180 ~ 160 ~ Q 2,8 mm
70 ~ 2,3-100 mm
x 35
C F - U H M
1 270 mm 1 035 mm Q 14 mm 120 ~ 110 ~ O 2,8 mm
100 ~ (**) 0 0,213 m m (*)
3-100 m m (**) 0,095-0,105 m m (*)
x 170 (*) Syst6me optique grossissant.
(**) Syst6me optique conventionnel.
histologique. En phase quiescente, la majorit6 des patients ne pr6sentent pas ies symptOmes, tels que le saignement anal ou les 6missions de mucus.
L'interruption du traitement 5. ce stade, en d6pit de la persistance de micro-6rosions, est souvent suivie d'une rechute de l'inflammation muqueuse.
Lorsque les micro-d6pressions font d6faut ou cor- respondent h des cicatrices, le malade est en droit d'arr6ter la th6rapeutique et ne justifie plus que d'une surveillance r6guli6re. Ces donn6es per- mettent de diagnostiquer, grfice 5. la coloration en- doscopique, une phase authentique de r6mission.
N o u s avons pu observer r6cemment, dans notre s6rie, que l'utilisation de cette technique a contri- bu6 5. diminuer la fr6quence des r6cidives de co- lite ulc6reuse.
De plus, l'extension du processus inflammatoire 5. la muqueuse colique peut 6tre ais6ment appr6- ci6e par ce proc6d6. Enfin, les colorations facili- tent l'identification des 16sions polypoides du co- lon, principalement les petits polypes noueux ou 5.
bords effac6s, que la coloscopie conventionnelle risque de m~connaitre.
Figure 7
Vue d'ensemble des coloscopes a optique grossissante.
Whole view of the magnifying colonoscopes.
CARACTIE, RISTIQUES DES COLOSCOPES A OPTIQUE GROSSISSANTE
N o u s avons utilis6 4 types de coloscopes 5. op- tique grossissante dont les caract~ristiques sont reprises dans le tableau 3. Ce sont les appareils Olympus CF-MB-M (type I et II), et CF-HM et C F - U H M (fig. 7). Chaque appareil 5. optique gros- sissante a sensiblement les m6mes caract6ristiques que les coloscopes conventionnels homologues.
Toutefois leurs syst6mes optiques diffbrent : les appareils conventionnels ont un syst6me 5. foyer
fixe, alors que les endoscopes grossissants (CF- MB-M et CF-HM) sont 5. double foyer et procurent non seulement une image normale, mais 6gale- merit une rue rapproch6e, permettant un grossis- sement de 10-35 fois. Quant 5. l'appareil CF-UHM, il est encore diff6rent et dispose de deux syst6- mes optiques : le premier est un syst6me optique conventionnel avec un angle de vue de 100 ~ l'au- tre est un syst~me grossissant, d'un diam~tre de 0,123 mm avec des variations de champs d'obser- vation de 0,075 5. 0,105 mm et un agrandissement de 170 fois. Ces deux syst~mes optiques sont interchangeables grfice 5. un oculaire mobile, et la visualisation ultra-grossissante est rapidement dis- ponible.
A c t a E n d o s c o p i c a V o l u m e 1 4 - N ~ 1 - 1 9 8 4 3
IMAGE AGRANDIE DE LA MUQUEUSE COLIQUE
La combinaison des m6thodes de coloration (chromoscopie) et des optiques grossissantes faci- lite la lecture fine des structures muqueuses. La muqueuse c61ique normale appara~t cribl6e de pe- tits pertuis entour6s de siUons innomin6s (fig. 8).
Ces micro-pertuis ont une disposition r6gulibre, ils sont de forme ronde ou ovale. Le diam~tre de chacun est d'environ 50 microns. Leur mise en 6vidence 6chappe h la radiologie et 5. l'endoscopie conventionnelles et n'est possible qu'avec des op- tiques grossissantes.
Comme nous l'avons montr6 par une image ant6rieure (fig. 4), en phase active de la colite ul- c6reuse, la muqueuse colique montre des zones irr6guli~res avec destruction de l'6pith61ium de re- v6tement. A cette phase, la muqueuse n'est pas color6e par le bleu de m6thylbne, parce qu'inca- pable d'absorber le colorant (fig. 9). La muqueuse est couverte d'6rosions et l'aspect des pertuis est mal d61imit6 pendant la p6riode active de la mala- die. A la phase de cicatrisation, les structures m u q u e u s e s r6apparaissent progressivement. La muqueuse capte 16g~rement le colorant (fig. 10) et l ' a s p e c t des pertuis r6appara~t plus nettement.
N6anmoins la disposition des pertuis est irr6gu- libre et leurs dimensions variables. Par cons6- quent, l'observation des microstructures des per- tuis muqueux par optique grossissante, permet d'appr~cier correctement le degr~ de s~v6rit6 du processus inflammatoire. Les structures fines des 16sions polypoides peuvent 6galement 6tre recon- nues avec plus de certitude, et sont class6es en quatre cat6gories en fonction de leur aspect et de la disposition des pertuis (tableau 4): type circu- laire, type c6r6briforme et type irr6gulier (fig. 11).
La corr61ation dans notre s6rie entre les aspects des microstructures polypoides, leurs dimensions et leurs correspondances histologiques, sont four- nis dans le tableau 12. Les polypes m6taplasiques sont plus petits et pr6sentent un aspect circulaire.
Les polypes ad6nomateux ont un aspect circu- laire, tubulaire ou c6r6broide, une morphologie et une disposition relativement r6guli6res. T o u s l e s cancers avanc6s sont de type irr6gulier. 80 % des cancers superficiels sont de type irr6gulier et sont c o r r e c t e m e n t diagnostiqu6s par cette m6thode, mais 20 % des cancers superficiels ont un aspect tubulaire ou c6r6broide, semblable h celui des ad6nomes b6nins. Les cancers superficiels ainsi m6connus sont tous des petits cancers (cancer fo- cal). D'aprbs notre exp6rience, le diagnostic de ces petits cancers demeure un probl~me et re- quiert des progr~s tant de la part des appareils 5, optique grossissante que des m6thodes de colora- tion.
A cette fin, la firme Olympus a mis ~t notre dis- position un coloscope ~t optique grossissante de capacit6 sup6rieure, type CF-UHM, permettant un grossissement de 170 fois. Grfice ~t ce degr6 de grossissement, les fines structures de la muqueuse
Figure 10
Vue agrandie d'une muqueuse de c61ite ulc6reuse en phase quies- cente. Pas d'erosion visible sur cette image, mais des pertuis de di-
mensions variables a disposition irr~guliere.
Magnified mucosa in the quiescent phase of ulcerative colitis. No erosions are inspected in this picture, however, various sized pits
arrange irregularly.
Figure 11
Microstructures de lesions polypo~'des du colon. 1. Type c i r c u l a i r e ; 2. Type tubulaire ; 3. Type cerebriforme ; 4. Type irr~gulier.
Minute mucosal pattern of the polypoid lesions of the colon. 1. Cir- cular type ; 2. Tubular type ; 3. Sulcus type ; 4. Irregular type.
colique plane et normale, laissent apparaitre les glandes de Lieberkuhn (fig. 13). Les pertuis sont ronds ou 6ventuellement ovales. Autour des per- tuis, les noyaux cellulaires ont une disposition p6- riph6rique. Chaque noyau est rond ou r6gulier, les noyaux des cellules du stroma autour des glandes intestinales peuvent 6tre 6galement visua- lis6s. La surface des polypes m6taplasiques est relativement diff6rente de la muqueuse normale (fig. 14). La dimension des glandes intestinales est 16gbrement plus large que celle de la muqueuse normale. Les pertuis sont r6tr6cis et d6form6s.
Le cytoplasme absorbe le colorant et prend une couleur bleu fonc6. Les pertuis des polypes adS- nomateux sont 61argis, allong6s et ovales. Les noyaux des cellules glandulaires sont dispos6s la p6riph6rie comme dans la muqueuse normale.
4 V o l u m e 1 4 - N ~ 1 - 1 9 8 4 A c t a E n d o s c o p i c a
Figure 12
Correlation entre les microstructures muqueuses, leurs dimensions et les donnees histologiques.
TABLEAU IV
CLASSIFICATION DES MICROSTRUCTURES DES Lt~SIONS POLYPOIDES DU COLON 1. Type rond
Pertuis ronds r6guliers ou 16g~rement r6tr6cis et d6form6s, qui sont 16g~rement plus grands que les orifices de la muqueuse normale.
2. Type tubulaire
Diff6rents aspects des pertuis depuis l'aspect cir- culaire jusqu'~ l'aspect ovale.
3. Type e6r6broide
Pas de pertuis mais formation de sinus avec aspect de circonvolutions.
4. Type irr6gulier
Surface ~ aspect de chou-fleur, grossi~re, irr6gu- li~re ou m6me sans structure apparente.
Figure 13
Vue ultra-agrandie de la muqueuse c61ique normale (au coloscope CF-UHM) P = pertuis ; N = noyau ; S = stroma.
Ultra-magnified view of the normal colon mucosa by means of CF- UHM. P = p i t ; N = n u c l e i ; S = stroma.
Chaque noyau a une disposition et des dimen- sions r6gulibres. Le stroma est d6prim6 par les glandes et ses dimensions sont r6duites. Dans le cancer pr6coce, les pertuis ne sont pas nets et sont d6form6s par des formations c6r6broi'des.
Les noyaux sont extr6mement irr6guliers et peu-
Figure 14
Image ultra-agrandie de lesions p o l y p o i d e s : 1: polype metaplasi- que ; 2 : adenome ; 3 : cancer superficiel ; 4 : cancer avance.
Ultra-magnifying view of the polipoid lesions : 1 : metaplastic polyp ; 2 : adenoma ; 3 : early cancer ; 4 : advanced cancer.
vent 6tre ais6ment distingu6s de ceux des polypes b6nins. Les structures de surface des carcinomes avanc6s sont relativement diff6rentes de celles des 16sions polypoides b6nignes et de la mu- queuse normale. Les structures r6gulibres ont en- ti6rement disparu et la capacit6 d'absorption du colorant est fortement r6duite. Les noyaux ont une disposition et des dimensions irr6guli~res.
Dbs lots, le cancer colique peut 6tre plus facile- merit diagnostiqu6 h u n stade pr6coce grg~ce l'observation au coloscope CF-UHM, et on peut s'attendre 5. identifier plus de cancers de petites dimensions par le biais des atypies cellulaires, plut6t que des anomalies structurelles.
Le v6ritable probl~me pos6 par l'endoscopie optique grossissante est la mise au point de nou- veaux colorants susceptible~, de marquer de fa~on caract6ristique les cellules canc6reuses. Nous avons personnellement essay6 de colorer les cel- lules et leur noyau par diff6rents types de colorants (double coloration). Par exemple, la combinaison d'une solution aqueuse de bleu de m6thylbne et de violet de cresyl, colorant respectivement les noyaux en rouge pourpre et les cellules en bleu.
PROBL[FMES ULTF.RIEURS POSF.S PAR LA COLOSCOPIE ,di OPTIQUE GROSSISSANTE
Dans la polypose familiale ou le cancer colique, l'emploi d'optiques grossissantes met en 6vidence de multiples pertuis 61argis qui correspondent
A c t a E n d o s c o p i c a V o l u m e 14 - N ~ 1 - 1 9 8 4 5
Figure 15
Mince pertuis elargi agrandi par coloscopie grossissante (bourgeon des ad~nomes).
Tiny enlarged pits which is clarified by magnifying colonoscopy (bud of adenoma).
vraisemblablement aux ,< bourgeons de l'ad6- nome ~> (fig. 15). De fait, ces pertuis anormaux correspondent en histologie au stade initial de l'ad6nome. Au cours de la carcinogenbse exp6ri- mentale chez le rat, de multiples pertuis anormaux comparables h ceux observ6s pr6c6demment chez l'homme, sont souvent objectiv6s h un stade pr6- coce du cancer (fig. 16). La surveillance de ces pertuis, d6montre la pr6cocit6 de la transformation canc6reuse. La figure 16 montre une image agran- die de ces ad6nomes uniglandulaires. Une glande color6e en sombre par le bleu de m6thylbne est nettement mise en 6vidence par le CF-UHM.
Cette image constitue le stade initial du d6velop- pement de l'ad6nome. Une surveillance par opti- que grossissante de ces glandes amincies, devrait permettre d'61ucider la physiopathologie au niveau
Figure 16
Multiples pertuis anormaux observ6s au cours d'6tudes exp~rimen- tales de carcinogenese chez le rat. 1 : vue rapproch6e de la surface de la muqueuse c6iique du rat au microscope ~ dissection; 2:
image histologique correspondante.
Several abnormal pits observed during the experimental studies of the carcinogenesis of rats. 1 : close-up view of the surface of the rat colon mucosa by the dissecting microscope ; 2 : histological fin-
ding of them,
de la muqueuse colique humaine de m6me qu'au cours d'6tudes exp6rimentales chez le rat.
En conclusion, dans un avenir rapproch6, les colorations endoscopiques doivent contribuer ~t clarifier le probl~me de croissance des ad6nomes et le m6canisme de leur transformation maligne.
R e m e r c i e m e n t s : L e s a u t e u r s e x p r i m e n t leur r e c o n n a i s s a n c e a u x c o l l a b o r a t e u r s t e c h n i q u e s de la firme O l y m p u s Optical C o m p a n y .
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6 V o l u m e 14 - N ~ 1 - 1984 Acta Endoscopica
Recently, with remarkable advances in fiberop- tics and its techniques, it has become much ea- sier to visualize the gastrointestinal tract. It is no exaggeration to say that almost all lesions o f the gastrointestine can be diagnosed by endoscopy.
One o f our recent interest in endoscopy is how to diagnose minute lesions correctly. For this pur- pose, several new approaches have been tried in our clinic. One o f these is a dyeing method with the m a g n i f y i n g endoscope. In this paper, we would like to discuss about the recent advances and further problems in this new field.
D Y E I N G M E T H O D I N C O L O N O S C O P Y
Surface appearance o f the colon mucosa shows granularly demarcated by innominate grooves in its close-up view (fig. 1). These minute structures are described easily as fine network pattern ra- diologically by using air double contrast method (fig. 2). However we cannot recognize them by conventional colonoscopy. Using dyeing method, we can easily observe the granular changes o f the mucosa. Figure 3 shows the endoscopic pic-
ture o f the colon mucosa by spraying 0.5 % indi- gocarmine solution. We can see fine network pat- tern o f the mucosa and a tiny polypoid lesion which was not inspected by the conventional co- Ionoscopy. In the normal colon mucosa, several variation o f the regularly arranged area can be seen ; spindle, oval form and so on.
On the other hand, in the active stage o f ulce- rative colitis, the mucosal area destroyed (fig. 4).
The regular spidle-shaped area is lost and irregu- lar ulceration or erosion becomes clear. In the inactive stage o f ulcerative colitis when mucosal inflammation retires, fine network pattern recover step by step. Figure 5 shows much more regularly arranged form o f the mucosal area than that o f the active stage. However, several sporadic de- pressions can be seen in this picture. This minute depressions revealed themselves micro-erosions and~or their scars by the magnifying observation with the magnifying colonoscope. Therefore, even though conventional colonoscopy shows almost normal mucosal appearance, it is clear by dyeing endoscopy that mucosal inflammation does not yet retire completely.
TABLE I
MINUTE MUCOSAL STRUCTURES OF ULCERATIVE COLITIS
Color Depression Area : Shape
Pit :
Endoscopical findings
Arrangement Margin Shape Arrangement
Classification of minute mucosal structures Grade III
Redness (++) (++) Disappear or abnormal Irregular Not clear or irregular
Disappear or abnormal Irregular
Grade II
Redness (+) - (_+) (+) - (+) Abnormal Irregular Irregular Abnormal Irregular
Grade I Normal
(_+) - ( - ) Almost normal Almost r e g u l a r Regular Almost normal Almost regular
G r a d e 0 Normal
( - ) Normal (spindle, oval)
R e g u l a r R e g u l a r Normal (round, oval)
Regular
TABLE II ENDOSCOPIC GRADE OF MINUTE MUCOSAL STRUCTURES
AND THE HISTOLOGICAL STAGES OF ULCERATIVE COLITIS
Grade
Grade III Grade II Grade I Grade 0
Histological Stages Active Almost
healed H e a l e d 18
(100 %) 29 ( 58 %)
21 (42 %)
13 (35 %)
24 ( 65 %)
14 (100 %)
T o t a l
18 (100 %)
50 (100 %)
37 (100 %)
14 (100 %)
Minute structures o f the colon mucosa clarified by dyeing endoscopy were classified into f o u r grades according to the endoscopic findings such as color, depression, shape, arrangement and margin o f minute area circumscribed by innomi- nate grooves (table 1). All o f grade III and 96 % o f grade H corresponded to active stage histolo- gically. Ninetyfour per cent o f grade I correspon- ded to almost healed stage and all o f grade 0 to h e a l e d s t a g e . Therefore, grade o b t a i n e d by dyeing method correlated well with histological findings (table 2).
Endoscopic diagnosis o f ulcerative colitis is not so difficult in the active stage. On the other hand, endoscopic quiescent phase varies between almost healed or healed stage. I f inflammation subsides and mucosa recovers to nearly normal, endoscopic diagnosis becomes difficult.
Acta Endoscopica Volume 14- N ~ 1 - 1984 7
Figure 3
Mise en evidence des fines structures de la muqueuse cSlique par coloration au bleu de methylene solution ~, 0,5 %. Une fl~che indique un fin polype difficilement r e c o n n a i s s a b l e par la c o l o s c o p i e
conventionnelle.
Dyeing method with 0 . 5 % methylene blue solution demonstrates the fine colon area. An arrow shows a tiny polyp which is too difficult to see by the conventional
colonoscopy.
Figure 4
Phase active de c61ite ulcereuse. Fin re- lief irregulier et detruit.
Active stage of ulcerative colitis. Network pattern is quite irregular and destroyed.
Figure 5
Phase quiescente d'une c61ite ulcereuse.
Fin relief recouvert par une muqueuse normale, avec c e p e n d a n t des micro-
depressions dispersees.
Q u i e s c e n t phase of ulcerative colitis.
Network pattern recovers to the normal pattern, however, sporadic minute de- pressions are observed in this picture.
Figure 6
Image agrandie d'une micro-depression, observee avec un coloscope grossissant type C F - M B - M (I), cette d~pression
s'avere etre une micro-erosion.
Magnifying picture of the minute depres- sion with the magnifying colonoscopes, type CF-MB-M (I). This depression is cla- rified to be a m i c r o - e r o s i o n by this
picture.
Figure 8
Image agrandie de la muqueuse normale au c o l o s c o p e CF-HM (x 35). La mu- queuse est coloree par une solution au bleu de methylene a 1%. Les petits per- tuis ronds ont une disposition reguliere.
Magnified view of the normal colon mu- cosa by CF-HM (x 35). Mucosa is stai- ned by 1.0% methylene blue. Minute
round pits arrange regularly.
Figure 9
Aspect de la muqueuse au cours d'une phase active de la cSlite ulc~reuse. La muqueuse n'est pas coloree par le bleu de methylene et les structures normales des pertuis sont pratiquement detruites &
ce stade.
Musocal appearance in the active stage of ulcerative colitis. Mucosa is not stai- ned by methylene blue and normal struc- tures of pits are quite destroyed in this
phase.
Applying the dyeing method, minute mucosal changes can be easily revealed as grade I or O.
Namely, although shape and arrangement o f the area recover to almost normal, sporadic minute depression are clearly detected by dyeing method.
They are identified with micro-erosion histologi- cally. These micro-erosions are never visualized in the normal colon mucosa, and the subsided in- f l a m m a t i o n can be easily s u p p o s e d by this method. Histological examination from the sur- rounding mucosa o f micro-erosion always reveals almost normal findings excepting slight increment o f inflammatory cells and fibrosis, while biopsy
taken from minute depression shows erosion or ulcer scar histologically. Therefore, target biopsy must be taken from these depressions to reveal the mucosal inflammation more correctly. Thus, diagnosis o f the quiescent stage o f ulcerative coli- tis becomes much more correct and reliable by this procedure as well as the histological exami- nation. Further, this technique can be applied to decide the remission stage o f ulcerative colitis. In the quiescent stage, most o f the patients have no symptoms such as anal bleeding or mucous dis- charge clinically. I f therapy is stopped in this stage in spite o f remaining micro-erosion, muco-
8 Volume 14 - N ~ 1 - 1984 Acta Endoscopica
TABt.E III
S P E C I F I C A T I O N S O F T H E M A G N I F Y I N G C O L O N O S C O P E S
W h o l e Length Working L e n g t h
Insertion T u b e (outer diameter) B e n d i n g Angle (up and down)
(right and left) Biopsy C h a n n e l (inner diameter) Optical System (angle of view field)
(range of observation) Magnification Rate
C F - M B - M T y p e I
1 270 m m 1 110 m m Q 14 m m
120 ~ 120 ~ Q 2.8 m m
75 ~
5 -~ m m
x 10
T y p e II
1 270 m m 1 105 m m Q 13 m m
180 ~ 140 ~ Q 2.8 m m
50 ~ 2-0. m m
x 25
C F - H M
1 670 m m 1 420 m m 0 14,4 m m
180"
160~
2.8 m m 70 ~ 2,3-100 m m
x 35
C F - U H M
1 270 m m 1 035 m m O 14 m m
120 ~ 110 ~ 2.8 m m lO& (**) 0 0.213 m m (*)
3-100 m m (**) 0.095-0.105 m m (*)
x 170 (*) Magnifying optical system.
(**) Conventional optical system.
sal inflammation will be easily recurred. If the minute depression reveals scar or without any de- pression, patient may stop taking drugs, but need rigid follow-up control. Thus, we can diagnose the remission stage more correctly by the dyeing endoscopy. By introducing this technique, the rate o f recurrence o f ulcerative colitis o f our se- ries is decreasing recently.
Moreover, inflammatory involvement o f the bo- wel can be clarified easily by this procedure.
Using dyeing method to the polypoid lesions o f the colon, surface appearance o f the knotty polyp or the margin o f the fiat or small polyp are more clearly observed than under observation with the conventional colonoscope.
C H A R A C T E R I S T I C S
O F T H E M A G N I F Y I N G C O L O N O S C O P E S
We have 4 types o f magnifying colonoscope as shown in table 3. They are CF-MB-M (type I and II), C F - H M and C F - U H M (fig. 7). Each magni- fying fiberscope has almost the same characteris- tics as those o f the conventional colonoscopes.
However, their optical systems are different from the conventional colonoscopes. The focusing sys- tem o f the conventional endoscopes is .fixed, whe- reas that o f the magnifying endoscopes (CF-MB- M and C H - H M ) is ajustable and provides not only the normal image but also a close-up view, whereby the mucosal image is magnified about 10-35 times. On the other hand, that o f CF-UHM differs from other magnifying scopes or conven- tional fiberscopes. It has two optical systems.
One is the conventional optical system with an angle o f view fieM o f 100, another is the magni- fying optical system, 0.123 mm in diameter o f
view field with the range o f observation from 0.075 to 0.105 mm and 170 magnifications. These two different optical systems are exchangeable by handling a turret o f the scope, and the ,, ultra- magnifying visualization ,, o f 170 times can be quickly get with ease.
M A G N I F Y I N G V I E W O F T H E C O L O N M U C O S A
Using dyeing method (chromoscopy) and the magnifying scope, colon mucosa is magnified with ease. We can see numerous minute pits on the colon mucosa circumscribed by the innomi- hate grooves (fig. 8). Minute pits arrange regu- larly and show round or oval forms. The diameter o f each pit is about 50 micron. We can get such diminutive structures only by magnifying colonos- cope but not by X-ray examination or conventio- nal colonoscopy.
As shown in the previous picture (fig. 4), colon area shows quite irregular and/or destroyed in the active stage o f ulcerative colitis. Magnifying the mucosa o f this stage with the chromatographic aid, mucosa is not stained blue by methylene blue solution, because mucosa cannot absorb dye in this stage (fig. 9). Mucosa is erosive and the shape o f pits are obscure in the active stage o f ulcerative colitis. According to the healing pro- cess o f ulcerative colitis, mucosal structures reco- vers step by step. Mucosa is slightly stained by the dye (fig. 10) and the shape o f pits becomes clearly in this stage. However, pits arrange quite irregular and their size is quite various. Thus, ob- serving the minute structures o f pits by the ma- gnifying colonoscope, severity o f the mucosal in- flammation are diagnosed more correctly.
Acta Endoscopica Volume 14 - N ~ 1 - 1984 9
Minute structures o f polypoid lesions are also observed with ease and accuracy and they are classified into four categories according to the shape or arrangement o f the pits (table 4). They are circular type, tubldar type, sulcus type and ir- regular type (fig. 11). In our series, correlation between the appearance o f the minute mucosal structures o f the polypoid lesions, size o f them and their histological findings are shown in fi- gure 12. Metaplastic polyps which are rather smaller show circular type. Adenomatous polyps show circular type, tubular type or sulcus type and are quite regular in shape and arrangement.
All o f advanced cancers show irregular type.
Eighty per cent o f early cancers shows irregular type and are diagnosed correctly by this proce- dure, however, 20 % o f early cancers shows tubu- lar type or sulcus type as well as the benign ade- noma. These m i s d i a g n o s e d early cancers are small cancers (focal cancers). As shown in our series, the diagnosis o f early or diminutive cancer still remains a problem and further improvements o f both the magnifying capabilities o f the scope and dyeing method will be necessary.
Correlation between minute mucosal pattern, size and the histologi- cal findings.
For this purpose, further improvement o f ma- gnifying colonoscope is performing and newly de- signed magnifying colonoscope, type CF-UHM, which has 170 magnifications, was deviced by O l y m p u s according to our ideas. On the fiat and~or normal colon mucosa o f 170 magnifica- tions, minute appearances o f the intestinal gland (Lieberkuhn's gland) are clearly inspected endos- copically (fig. 13). The pits are round or so- mewhat peripherally. Each nucleus is round and regular in s&e. Nuclei o f the stroma around the intestinal gland are also inspected clearly. The surface appearance o f metaplastic polyp is so- mewhat oval. Around the pit, small nuclei o f the cells are arranged peripherally. Each nucleus is round and regular in size. Nuclei o f the stroma around the intestinal gland are also inspected
TABLE IV
CLASSIFICATION OF THE MINUTE STRUCTURES OF THE POLYPOID LESIONS OF THE COLON
1. Round Type
Regular round or narrowly deformed pits which are a little bigger than the normal mucosal pits.
2. Tubular Type
Various pattern of pits from circular to oval.
3. Sulcus Type
No pits but sinus formation like cerebral gyrus.
4. Irregular Type
The surface shows cauliflowerlike, rough, irregu- lar or non-structural appearance.
clearly. The surface appearance o f metaplastic polyp is somewhat different from the normal mu- cosa (fig. 14). The size o f the intestinal gland is slightly larger than that o f the normal mucosa.
The pits shows narrowly deformed form. Cyto- plasm absorbs the dye and is stained dark blue.
The pits o f adenomatous polyp are enlarged and long-oval. Nuclei o f the gland cells are arranged peripherally as the fiat mucosa. Each nucleus is regular in its arrangement and size. The stroma is depressed by the glands and rather decreased in s&e. In the early cancer, pits are not clear and displaced by regular sulcus formation. Nuclei are also irregular which can be easily differentiated f r o m other benign colon polyps. The surface structures o f the advanced carcinoma are quite different from benign polypoid lesions or normal flat mucosa. Regular structures entirely disappear and the dye absorbtion ability is somewhat de- creased. Nuclei are irregular in arrangement and in size. Thus, colon cancer can be diagnosed much more correctly in their early and~or diminu- tive stage by the endoscopic observation with CF- UHM, and it is expected that more diminutive cancers are diagnosed at the stage in which can- cer shows only the cellular atypism but not struc- tural atypism.
Further problem is magnifying endoscopy is how to discover new dye which stains cancerous cells characteristically. We are also trying to stain a cell and its nucleus with several kinds o f dye (double staining). For example, the combined use o f washy methylene blue solution and dense cresyl violet stains nuclei red or purple and cells blue.
F U R T H E R P R O B L E M S I N M A G N I F Y I N G C O L O N O S C O P Y
By magnifying the colon mucosa in familial po- lyposis coil syndrome or colon cancer, several en- larged minute pits are observed sometimes, which strongly recall the ,, bud o f adenoma ,, (fig. 15).
Indeed, these abnormal pits are revealed as the
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initial stage o f adenoma histologically. During the experimental studies o f the carcinogenesis o f rat, several abnormal pits similar to the previously showed pits o f the human colon often appear in their early stage (fig. 16). During the follow-up observation o f these pits, they develop to colon cancer soon. Figure 16 shows a magnifying pic- ture o f a single gland adenoma. A gland which staines darker by methylene blue is clearly obser- ved by CF-UHM. This must be the initial stage o f the d e v e l o p m e n t o f a d e n o m a . During the
follow-up observation o f this tiny gland with the magnifying colonoscope, it is expected that the pathophysiology o f the human colon mucosa will be more clarified as well as the experimental study o f rat. Therefore, it is emphasized that in the near future, dyeing endoscopy will be useful f o r the approach to clarify the growing process o f a d e n o m a or the m e c h a n i s m o f its cancerous change.
Acknowledgment : The authors are indebted to the technical co-works of Olympus Optical Company for their assistance.
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