熒光內(nèi)鏡在醫(yī)療診斷中的應(yīng)用觀察

葉衍銘，戈之錚，蕭樹東，龔帥，鄭家驃，夏敬芳，葉翔上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬仁濟(jì)醫(yī)院熒光內(nèi)鏡課題組，上海市，200127

熒光內(nèi)鏡在醫(yī)療診斷中的應(yīng)用觀察

【作 者】葉衍銘，戈之錚，蕭樹東，龔帥，鄭家驃，夏敬芳，葉翔上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬仁濟(jì)醫(yī)院熒光內(nèi)鏡課題組，上海市，200127

癌前病變和早期腫瘤因沒有明顯的形態(tài)特征，肉眼難于發(fā)現(xiàn)，常規(guī)診斷手段也不易識別。熒光內(nèi)鏡利用能精確反映組織內(nèi)部微小變化的熒光技術(shù)，使這一狀況產(chǎn)生突破性的改變。該課題組利用熒光內(nèi)鏡對200例消化道惡性腫瘤患者進(jìn)行檢測，初步得到總的診斷準(zhǔn)確率、敏感性、特異性分別為94.0%、94.6%、93.5%的良好效果。由此可見，熒光內(nèi)鏡檢查對消化道惡性腫瘤的診斷具有很高的敏感性，在病變形態(tài)特征不明顯的情況下較普通內(nèi)鏡有更大的優(yōu)勢，易于發(fā)現(xiàn)肉眼難以識別的可疑病灶。并且可在圖像指示下精確引導(dǎo)活檢，對提高早期癌的檢出率具有重要意義和廣闊的發(fā)展前景。

熒光內(nèi)鏡； 消化道腫瘤； 診斷； 應(yīng)用前景

熒光內(nèi)鏡(light-induced fluorescence endoscope, LIFE)系統(tǒng)[1-2］，能夠?qū)崟r動態(tài)地提供內(nèi)鏡所觀察部位之組織的真彩色圖像和組織的偽彩色的自體熒光圖像。如圖1所示，其中真彩色圖像是采用白光照明通過傳統(tǒng)的光學(xué)成像方法得到，通過組織真彩色圖像能真實看清組織結(jié)構(gòu)的形態(tài)特征；而組織的偽彩色的自體熒光圖像是采用目前國際上最先進(jìn)的熒光比值成像技術(shù)得到[3]。熒光比值成像技術(shù)與傳統(tǒng)的光學(xué)成像技術(shù)的明顯區(qū)別是在于對組織中產(chǎn)生的熒光具有極高的分辨能力。熒光比值成像是使用紫光照明激發(fā)組織產(chǎn)生熒光的，組織產(chǎn)生熒光后被系統(tǒng)中特殊的高分辨率的圖像傳感器接收，并分別記錄組織發(fā)出的紅色與綠色自體熒光圖像，經(jīng)過特殊圖像處理方法分別計算兩組圖像各點熒光強(qiáng)度，點對點進(jìn)行比較，將這一比較選用不同偽彩色進(jìn)行表示，由于正常組織表現(xiàn)為綠的熒光特征在熒光圖像中自然表現(xiàn)綠的偽彩色，異型增生或癌變組織因紅、綠熒光之比高于正常組織，則表示為紅的偽彩色。通過能反映癌癥可疑病灶的自體熒光偽彩色圖像與白光照明的真彩色圖像對照觀察，來明確可疑病灶發(fā)生部位及其形態(tài)特征。

圖1 使用熒光內(nèi)鏡對疑似癌癥患者進(jìn)行檢查Fig.1 Suspected cancer patient were receiving fluorescence endoscopy examination

熒光內(nèi)鏡在消化道檢測中使用非常方便和簡單。在檢測時先將熒光內(nèi)鏡中胃鏡（腸鏡）在白光照明下插入患者體內(nèi)，這時在熒光內(nèi)鏡的顯示屏幕上會單窗口顯示出胃鏡到達(dá)部位的真彩色圖像。醫(yī)生邊看圖像邊操作胃鏡，改變胃鏡前端探測頭的位置，使它對準(zhǔn)胃內(nèi)需要檢測部位，然后在胃鏡的鉗道孔中導(dǎo)入光纖，按下內(nèi)鏡中雙光照明的功能開關(guān)，內(nèi)鏡顯示屏上會從原來的單窗口顯示模式改變?yōu)殡p窗口顯示模式。在這雙窗口顯示中實現(xiàn)了檢測部位的白光照明的真彩色圖像和激發(fā)光照明的熒光偽彩色圖像的同屏觀察。同屏觀察的雙圖像也會隨著實時跟蹤胃鏡探測頭對準(zhǔn)部位變化而變化，顯示動態(tài)的圖像。在動態(tài)的熒光偽彩色圖像中一旦出現(xiàn)紅色像點就在當(dāng)前的位置進(jìn)行定格。根據(jù)定格后的圖像就可知道癌變可疑病變發(fā)生的部位和周邊組織的特征，為提高早期檢出率起到重要的作用。

熒光內(nèi)鏡在消化道中檢測非?？焖俸椭庇^。熒光內(nèi)鏡的檢測速度是以25 fps圖像來計算的，即使在大范圍快速掃描檢測中數(shù)據(jù)都不會產(chǎn)生丟失，創(chuàng)造了快速發(fā)現(xiàn)癌變可疑病灶的能力。在另一方面，熒光內(nèi)鏡還采用了將肉眼難于識別早期癌變部位用紅的偽彩色進(jìn)行渲染，這相當(dāng)于使仍在潛伏期內(nèi)的早期癌癥進(jìn)行“變臉”來現(xiàn)出原形，用很直觀、容易察覺的辦法來提升識別能力和速度，實現(xiàn)快速診斷的目的。

我們使用熒光內(nèi)鏡對200例消化道患者進(jìn)行檢測（其中施行手術(shù)患者的新鮮離體樣本為170例，門診在體腫瘤檢查患者30例），每個患者都象如圖2所示那樣分別在病灶部位和正常部位進(jìn)行檢測，記錄下各不同部位的真彩色圖像和熒光偽彩色圖像。在熒光偽彩色圖像中有紅色像點出現(xiàn)的部位診斷為熒光陽性；沒有紅色像點出現(xiàn)的部位診斷為熒光陰性，然后熒光診斷結(jié)果以病理檢查結(jié)果為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較，初步得到熒光內(nèi)鏡對200例患者總的診斷準(zhǔn)確率、敏感性、特異性分別為表1所示。

表1 熒光內(nèi)鏡對200例消化道病變患者檢測的結(jié)果Tab.1 Final diagnostic value of fluorescence endoscopy in 200 patients

從檢測中所發(fā)現(xiàn)的在體檢測的準(zhǔn)確率沒有離體檢測的準(zhǔn)確率高的原因可能是在進(jìn)行病人體內(nèi)檢測時由于體外操控體內(nèi)胃鏡在有些部位難于達(dá)到最佳檢測狀態(tài)所致，也可能在體的腫瘤比離體腫瘤更多受到體內(nèi)胃液（胃酸和粘液）和食物殘渣等諸多因素影響使組織的熒光發(fā)射的穩(wěn)定性變差所致，如何克服這些不良影響仍有侍我們今后進(jìn)一步的研究。

圖2 癌癥患者病灶部位與正常部位的圖像Fig.2 Fluorescence endoscopic images of cancerous lesion and normal site

綜上所述，熒光內(nèi)鏡檢查對消化道惡性腫瘤的診斷具有很高的敏感性和90%以上的準(zhǔn)確率。且其檢測方法簡單、形象、直觀，在病變形態(tài)特征不明顯的情況下較普通內(nèi)鏡有更大的優(yōu)勢[4]。易于發(fā)現(xiàn)肉眼難以識別的可疑病灶，在圖像指示下可精確引導(dǎo)活檢，對提高早期癌的檢出率具有重要意義[5]。

熒光內(nèi)鏡問世，利用能精確反映組織內(nèi)部微小變化的熒光技術(shù)，將會使癌前病變和早期癌癥因沒有明顯的形態(tài)特征，肉眼難于發(fā)現(xiàn)，常規(guī)癌癥診斷手段也不易識別狀況產(chǎn)生突破性的改變[6]。隨著熒光內(nèi)鏡研究不斷深入，熒光內(nèi)鏡性能指標(biāo)不斷提高，熒光內(nèi)鏡會在下面許多領(lǐng)域中得到應(yīng)用：

(1) 發(fā)現(xiàn)癌前病變、早期癌變的可疑病灶 利用熒光內(nèi)鏡對癌前病變和早期癌癥有特高的敏感性，可在人體中的許多重要臟器（胃、食道、肛腸、肺、腹腔、膀胱、宮頸）和體表各處可疑部位進(jìn)行檢測和篩查，及早及時發(fā)現(xiàn)癌變可疑病灶存在，為癌癥患者提供最佳治療的良機(jī)。

(2) 精確指示活檢 利用熒光內(nèi)鏡可疑病灶顯示部位指示活檢，可以大大降低在無明顯特征的早期癌變所施的盲目活檢所造成的失誤，為提高早期癌癥的檢出率和準(zhǔn)確率都起到重要的作用。

(3) 惡性腫瘤使用靶向熒光藥物（HPD）的熒光強(qiáng)度與分布檢測 熒光內(nèi)鏡結(jié)合靶向熒光藥物使用，極大地排除了組織熒光發(fā)射的個體差異以及難于避免的周圍環(huán)境光反射對早期癌變診斷結(jié)果的不良影響和傷害，可把癌前病變、早期癌癥的診斷提升到高度穩(wěn)定和準(zhǔn)確的層面上，將有可能創(chuàng)建出一個診斷早期癌癥金標(biāo)準(zhǔn)的新平臺。

(4) 癌癥光動力學(xué)治療過程跟綜檢測 可提供光動力治療中各階段的熒光信息，有利在治療時對最佳光治療時間和治療劑量的準(zhǔn)確選定和作出治療效果正確的評估，合理設(shè)計治療方案，完善治療效果。

(5) 手術(shù)中導(dǎo)航指示 如在惡性程度高、預(yù)后差、易復(fù)發(fā)的腦顱內(nèi)的腦膠質(zhì)瘤的手術(shù)中進(jìn)行導(dǎo)航指示，能更準(zhǔn)確的識別腫瘤和正常腦組織，在盡可能大的保留患者腦的功能的前題下可以更精確切除全部病灶組織，提高手術(shù)的療效。

(6) 術(shù)后殘留病灶檢測 采用熒光內(nèi)鏡對手術(shù)后的瘤床的掃描觀察，可及時發(fā)現(xiàn)遠(yuǎn)端殘存病灶、及瘤床周圍的病變的淋巴節(jié)，進(jìn)行及時清除，可大大改善手術(shù)預(yù)后效果和延長癌癥患者寶貴的生命。

(7) 生物熒光圖像檢測 使用縮氨酸熒光液體對人體神經(jīng)染色，導(dǎo)致神經(jīng)和機(jī)體其他組織間的熒光形成了顯著的區(qū)別，借助熒光內(nèi)鏡的檢測即可輕易識別，避免手術(shù)中誤傷肌體中的神經(jīng)，這將大幅減輕外科醫(yī)生的手術(shù)壓力。

[1] DuVall GA, Kost J, Scheider D,et al. Laser induced fluorescence(LIF) endoscopy (E): a pilot study of areal-time(RT) dysplasia and Carcinoma in the gastrointestinal (GI) tract[J]. Endoscopy, 1996, 28: S45

[2] Prosst RL, Gahlen J. Fluorescence diagnosis of colorectal neoplasms: a review of clinical applications[J]. Int J Colorecal Dis, 2002, 17: 1-10.

[3] Dekker E, Fockens P. Advances in colonic imaging: new endoscopic imaging methods[J]. Eur J Gastroenterl Hepatol, 2005, 17(8): 803-808.

[4] Wong Kee Song LM, Wilson BC, Marcon NE. Diagnostic potential of light-induced fluorescence endoscopy in the colon[J]. Am J Gastroenterol, 2001, 96: S167-S168.

[5] Ohkawa A, Miwa H, Namihisa A, et al. Is the light induced fluorescence endoscopy (LIFE-GI) possible to differentially diagnose early gastric cancer and adenoma?[J]. Gastrointest Endose, 2001, 53: AB119.

[6] Haringsma J, Tytgat GN, Yano H, et al. Autofluorescence endoscopy: feasibility of detection of GI neoplasms unapparent to white light endoscopy with an evolving technology[J]. Gastrointert Endose, 2001, 53: 642-650.

多光譜熒光成像系統(tǒng)

德國弗勞恩霍夫制造技術(shù)與自動化研究所推出一種多光譜熒光成像系統(tǒng)，可用于診斷腫瘤診斷，并在日前德國杜塞爾多夫國際醫(yī)療器械展覽會上展出。

在手術(shù)前將特殊的熒光染色劑注入病人的血液中，熒光分子會選擇性地附著在惡性腫瘤組織上，用特殊的光波照射相應(yīng)區(qū)域，熒光分子就會發(fā)光，并可同步顯示圖像。多種熒光染色劑可使用，不同的染色劑在不同組織中顯示的顏色是不一樣的，惡性腫瘤組織會呈現(xiàn)綠色、藍(lán)色、紅色或其他顏色。染色的可視性在很大程度上依賴該系統(tǒng)的一組熒光濾鏡，即使在熒光亮度不高的條件下，這組濾鏡也能將腫瘤上的熒光與普通熒光光波區(qū)分開來，從而區(qū)分癌變組織和周圍的正常組織。熒光成像系統(tǒng)還可與其他染色劑結(jié)合使用。例如，5－氨基酮戊酸就是一種能讓神經(jīng)膠質(zhì)母細(xì)胞瘤（一種腦腫瘤）“現(xiàn)形”的染色劑。5－氨基酮戊酸可將腫瘤染成紅色，熒光成像系統(tǒng)同樣可以檢測出這種染色效果。

手術(shù)過程中，成像系統(tǒng)的軟件可在幾秒內(nèi)分析和處理熒光形成的圖像，并將圖像同步投射到監(jiān)視器上。一些僅有幾毫米大小、容易被醫(yī)生肉眼忽視的腫瘤殘余，或癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移的蹤跡都可以被顯示出來。明年將對人體進(jìn)行臨床檢測試驗。

(本刊訊)

Clinical Observation of Fluorescence Endoscopy in Medical Diagnosis

【 Writers 】Ye Yanming, Ge Zhizheng, Xiao Shudong, Gong Shuai, Zheng Jiabiao, Xia Jingfang, Ye Xiang Fluorescence Endoscopy Research Group, Renji Hospital, Shanghai Jiao Tong University School of Medicine, Shanghai, 200127

fluorescence endoscopy, gastrointestinal tumors, diagnosis, application prospect

R735

A

10.3969/j.issn.1671-7104.2013.06.021

1671-7104(2013)06-0457-03

2013-05-21

上海市重大/重點科技攻關(guān)課題（10441901700）

葉衍銘，E-mail: yeyan_ming@yahoo.com.cn

【 Abstract 】It’s difficult to diagnose precancerous lesion and early cancer for a long time, because both of them haven’t typical morphological characteristics. As a novel diagnostic modality, fluorescence endoscopy can accurately reflect minimal changes in human’s tissue, thus making a meaningful progress for cancer diagnosing. 200 patients were examined by fluorescence endoscopy to evaluate the diagnostic value. The overall accuracy, sensitivity and specificity for detecting malignant gastrointestinal tumor was 94.0%, 94.6% and 93.5%, respectively. Thus, fluorescence endoscopy can be used to diagnose malignant gastrointestinal tumors with high validity and reliability, and is advantageous over conventional white light endoscopy especially in detecting the atypical and suspicious lesions. Furthermore, fluorescence endoscopy can also guide target biopsy, is significant to improve the early cancer detection rate, has a broad development prospect.