消化道內(nèi)鏡診斷技術(shù)研究進(jìn)展

徐忠

成都市新都區(qū)人民醫(yī)院 醫(yī)學(xué)裝備部，四川 成都 610500

消化道內(nèi)鏡診斷技術(shù)研究進(jìn)展

徐忠

成都市新都區(qū)人民醫(yī)院 醫(yī)學(xué)裝備部，四川 成都 610500

內(nèi)鏡檢查是早期消化道腫瘤診斷的最佳方法，但常規(guī)內(nèi)鏡檢出率低，且容易出現(xiàn)誤診。為了改善這種狀況，提高早期消化道腫瘤的檢出率及準(zhǔn)確率，研究者們對(duì)內(nèi)鏡診斷技術(shù)進(jìn)行了各種探索。本文對(duì)近年來出現(xiàn)的消化道內(nèi)鏡診斷新技術(shù)進(jìn)行了綜述，分別從成像質(zhì)量、成像水平、組織結(jié)構(gòu)形態(tài)及診斷范圍等方面就不同的新技術(shù)進(jìn)行了分析介紹，并結(jié)合各個(gè)新技術(shù)的現(xiàn)有產(chǎn)品分析了該技術(shù)的適用范圍及未來的研究方向。

消化道內(nèi)鏡；腫瘤；成像技術(shù)

0 引言

早期消化道癌患者如能得到及時(shí)救治5年生存率高達(dá)90%[1]，但早期消化道癌癥狀常不典型，不易檢出，大多數(shù)患者就診時(shí)已發(fā)展至中、晚期，綜合治療5年生存率低于10%?？梢姟霸绮樵缰巍睂?duì)于降低死亡率、提高患者生存質(zhì)量至關(guān)重要。

消化道內(nèi)鏡即是“早查早治”的首選工具。1806年德國Bozzini醫(yī)生研發(fā)了醫(yī)用硬性內(nèi)鏡；1957年英國Hirschowitz等研究發(fā)明了纖維內(nèi)鏡，這標(biāo)志著現(xiàn)代消化內(nèi)鏡的誕生；1983年美國Welch-Allyn公司率先推出電子內(nèi)鏡，并很快將其成功應(yīng)用于臨床。之后，以日本的Olympus、Fujinon等公司為代表的研究者們對(duì)電子內(nèi)鏡進(jìn)行了多種研究和開發(fā)，新增了多種功能特性，研制出形形色色具有不同用途的內(nèi)窺鏡。經(jīng)過近兩個(gè)世紀(jì)的發(fā)展，消化道內(nèi)鏡系統(tǒng)在功能和結(jié)構(gòu)上已經(jīng)相當(dāng)完善，成為現(xiàn)代醫(yī)學(xué)診斷治療的重要方法，對(duì)于消化道早癌的診斷貢獻(xiàn)尤為卓著。但傳統(tǒng)消化道內(nèi)鏡檢出率低、圖像質(zhì)量差，且存在患者檢查時(shí)感覺不適、操作不安全等副作用，已不能完全滿足當(dāng)今醫(yī)學(xué)需要。

進(jìn)入新紀(jì)元后，以消化道內(nèi)鏡技術(shù)為核心的微創(chuàng)醫(yī)學(xué)取得了長足的發(fā)展，在提升組織表面圖像質(zhì)量、提升深層組織結(jié)構(gòu)形態(tài)、提升顯微成像水平及擴(kuò)大腸道診斷范圍四個(gè)方面，相繼出現(xiàn)了諸如電子染色內(nèi)鏡、共聚焦顯微內(nèi)鏡、熒光內(nèi)鏡、光學(xué)相干層析技術(shù)等一系列內(nèi)鏡診斷新技術(shù)和新方法，大大提高了消化道早癌檢出率及準(zhǔn)確率，進(jìn)而大大降低了消化道癌死亡率。本文針對(duì)以上新技術(shù)，對(duì)近年來出現(xiàn)的消化道早癌內(nèi)鏡診斷技術(shù)進(jìn)行了綜述。

1 提升組織表面圖像質(zhì)量的新技術(shù)

1.1 色素內(nèi)鏡技術(shù)

色素內(nèi)鏡（Сhromo Endoscopy，СE）技術(shù)通過直視下噴灑、靜脈注射等方法將色素導(dǎo)入到內(nèi)鏡待觀察的黏膜部位，使病灶與正常黏膜顏色對(duì)比更加鮮明，提升組織表面的圖像質(zhì)量和病變的辨識(shí)度，從而提高早癌檢出率。一般會(huì)根據(jù)檢查部位和目的不同選用不同的色素劑，常用的有靛胭脂、Lugol碘液、甲苯胺藍(lán)試劑、美藍(lán)、醋酸等。色素內(nèi)鏡對(duì)消化道疾病的檢出率一般為80%左右，最高達(dá)到90%[2]。近年來，色素內(nèi)鏡已廣泛應(yīng)用于臨床，主要用于發(fā)現(xiàn)消化道早癌和癌邊界定位。色素內(nèi)鏡技術(shù)目前發(fā)展相對(duì)比較成熟，未來的發(fā)展方向可能集中在新型染色劑的研發(fā)，以及開發(fā)多種染色劑組合使用等，以進(jìn)一步提升病變辨識(shí)度，提高病變檢出率。

1.2 電子染色成像技術(shù)

電子染色成像技術(shù)是通過對(duì)消化道黏膜顯像進(jìn)行特殊的光學(xué)處理，即進(jìn)行“電子染色”。通過電子染色，醫(yī)生能清晰的觀察黏膜表面細(xì)微結(jié)構(gòu)，同時(shí)能清楚的觀察粘膜下血管分布。目前電子染色成像技術(shù)中比較典型的是日本的窄帶成像技術(shù)（Narrow Band Imaging，NBI）、智能電子分光比色技術(shù)（Flexible Spectral Imaging Сolor Enhancement，F(xiàn)IСE）及I-Scan技術(shù)。

1.2.1 窄帶成像技術(shù)

NBI是一種利用窄波光的成像技術(shù)，利用NBI可以同時(shí)精確觀察消化道黏膜上皮形態(tài)和上皮血管網(wǎng)形態(tài)。NBI利用光譜組合來顯示黏膜表面和血管的微小變化，達(dá)到“光染色”的目的。這種技術(shù)具有操作靈活、無染色劑副作用兩大優(yōu)點(diǎn)，這也預(yù)示著NBI在臨床應(yīng)用上前景廣闊。此技術(shù)在胃癌、大腸腺瘤的早期發(fā)現(xiàn)和鑒別中也正發(fā)揮著越來越重要的作用。研究顯示采用窄帶成像技術(shù)的放大內(nèi)鏡診斷胃癌，檢出率明顯高于普通白光內(nèi)鏡。但研究指出，雖然NBI分型的標(biāo)準(zhǔn)好，但目前能進(jìn)行準(zhǔn)確分型的醫(yī)師卻很少，所以要使NBI在臨床應(yīng)用中真正有效的發(fā)揮作用，得到顯著高于傳統(tǒng)內(nèi)鏡的檢出率和準(zhǔn)確率，必須要加強(qiáng)對(duì)醫(yī)生的訓(xùn)練[3]。

1.2.2 智能電子分光比色技術(shù)

FIСE和NBI一樣，其原理都是選擇一定波長的光譜，其區(qū)別在于NBI是通過光學(xué)濾波器縮窄光譜的頻帶，而FIСE則是將普通白光圖像分解成多個(gè)單一波長的分光圖像，然后從所有分光圖像中選擇合適波長的圖像加以重組，從而再生一幅實(shí)時(shí)FIСE重建圖像。研究表明，消化道病變黏膜上皮乳頭內(nèi)毛細(xì)血管變化可以通過FIСE得到清晰的顯示，進(jìn)而可以很好地確定消化道淺表型病變的屬性，有利于診斷凹陷型早期胃癌，鑒別慢性萎縮性胃炎腸化生類型，可增加內(nèi)鏡診斷乳糜瀉的準(zhǔn)確性，診斷復(fù)雜胃食管反流病等[4]。Togashi等[5]研究了FIСE在胃腸道疾病診斷中的可行性和有效性，并指出FIСE在早期胃腸道腫瘤的診斷中潛力巨大。但是，如何設(shè)置以選擇最佳波長組合還需進(jìn)一步研究，這也是FIСE技術(shù)今后研究突破的主要方向。

1.2.3 I-Scan技術(shù)

I-Scan技術(shù)是一種新型增強(qiáng)成像技術(shù)，包括表面增強(qiáng)、對(duì)比增強(qiáng)以及色調(diào)增強(qiáng)三種模式。其主要功能特點(diǎn)在于色調(diào)增強(qiáng)，即可以通過系統(tǒng)軟件針對(duì)胃腸道不同部位黏膜特性針對(duì)性的設(shè)置染色功能，從而可以使不同部位的病變呈現(xiàn)出最適合觀察的染色效果，方便醫(yī)生識(shí)別病變。I-Scan的光亮度與普通白光內(nèi)鏡相同，其三種強(qiáng)調(diào)模式也可以快速轉(zhuǎn)換，從而可以簡單快速的操作儀器。同時(shí)，I-Scan還可以降低頻繁的色素染色和活檢?；谶@些優(yōu)勢(shì)，I-Scan技術(shù)將會(huì)大大提高早癌診斷的檢出率和病人檢查時(shí)的舒適性[6]。研究指出，I-Scan高清掃描能夠在結(jié)腸鏡檢查的撤離階段提升結(jié)腸黏膜病變的檢出率，特別是一些細(xì)小且非突出的病變[7]。但是作為一項(xiàng)新技術(shù)，在不同部位染色參數(shù)設(shè)定值等方面還需大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行完善矯正。通過研究者的努力，這項(xiàng)新技術(shù)必將在今后的早癌診斷等醫(yī)學(xué)領(lǐng)域發(fā)揮巨大作用。

1.3 自體熒光內(nèi)鏡

自體熒光內(nèi)鏡（Auto Fluorescence Imaging，AFI）是利用正常組織與病變組織熒光物質(zhì)分布不同的原理，以氮-鎘激光等作為激光光源，通過向組織發(fā)出激光，激發(fā)并探測(cè)組織自身的熒光光譜，并用高靈敏度相機(jī)獲得人體組織紅、綠色譜，取得譜區(qū)熒光，以成像顏色差異為基礎(chǔ)辨別良、惡性病變。

目前，日本Olympus公司從事自體熒光內(nèi)鏡的研究相對(duì)比較成熟，其代表產(chǎn)品有GIF-FQ260Z等。近年來，很多學(xué)者研究了熒光內(nèi)鏡在Barrett食管、早期胃癌和平坦型結(jié)腸腺瘤診斷中的應(yīng)用價(jià)值。研究者利用自體熒光內(nèi)鏡和白光內(nèi)鏡檢查對(duì)比檢查病灶，結(jié)果顯示自體熒光內(nèi)鏡的檢出率明顯高于白光內(nèi)鏡[8]。Holz等[9]研究了自體熒光內(nèi)鏡在早期Barrett食管癌及重度異型增生等方面的效果，結(jié)果顯示檢出率比普通白光內(nèi)鏡高。研究結(jié)果顯示，相對(duì)于其他內(nèi)鏡診斷技術(shù)，自體熒光內(nèi)鏡對(duì)于早癌診斷是一種快速無創(chuàng)的方法。但即使如此，該技術(shù)的臨床應(yīng)用價(jià)值和可靠性尚需進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證，這也是研究者們下一步要重點(diǎn)解決的問題。隨著影像技術(shù)的快速發(fā)展，自體熒光內(nèi)鏡成像技術(shù)將廣泛應(yīng)用于未來醫(yī)學(xué)各個(gè)領(lǐng)域。

2 提升深層組織結(jié)構(gòu)形態(tài)的新技術(shù)

2.1 超聲內(nèi)鏡

超聲內(nèi)鏡（Endscopic Ultrasound，EUS）在探頭前端集成了微型超聲探頭，在內(nèi)鏡對(duì)胃腸道病變異進(jìn)行觀察的同時(shí)，近距離對(duì)病灶進(jìn)行超聲掃描[10]。內(nèi)鏡下用超聲探查胃腸壁，可以清晰的顯示胃腸壁的五層結(jié)構(gòu)，這對(duì)粘膜下病變的鑒別診斷具有重要價(jià)值，同時(shí)對(duì)判斷淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移精確度以及癌的浸潤深度方面有重要作用，還可準(zhǔn)確判斷有無相鄰器官侵犯。

目前，日本Olympus以及Fujinon等公司已經(jīng)研制出多種不同款式的超聲內(nèi)鏡產(chǎn)品，代表產(chǎn)品有GF-UE260和GF-UM2000系列，并且已應(yīng)用于臨床，目前主要用于黏膜下腫瘤診斷和消化道癌診斷、術(shù)前TNM分期以及膽胰疾病的影像學(xué)檢查等方面[11]。EUS引導(dǎo)下的抽吸術(shù)（Fine Needle Aspiration，F(xiàn)NA）還可對(duì)消化道黏膜下腫瘤、上消化道周圍腫大淋巴結(jié)、胰腺病變進(jìn)行活檢[12]，從而把診斷提高到細(xì)胞學(xué)和組織學(xué)水平。

2.2 光學(xué)相干層析技術(shù)

光學(xué)相干層析技術(shù)（Optical Сoherence Tomography，OСT）是繼共聚焦掃描顯微鏡之后近年來才逐漸發(fā)展起來的光學(xué)成像技術(shù)，它是利用紅外光光波的后向散射，從而形成橫斷面深度為3 mm的高分辨率圖像，用途與超聲內(nèi)鏡類似[13]，其空間分辨率約為10 mm，比超聲內(nèi)鏡高10倍左右，因此能比超聲內(nèi)鏡更清晰地顯現(xiàn)消化道壁的各層結(jié)構(gòu)[14]。

Hatta等[15]研究了OСT對(duì)表淺型癌癥的術(shù)前分期的效果，結(jié)果顯示，其診斷精確度為92.7%，說明OСT是術(shù)前判斷淺表型消化道癌浸潤深度的一種有效途徑。但是，目前還沒有OСT對(duì)消化道癌進(jìn)行分期的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，而OСT對(duì)消化道不典型增生及早癌的診斷也有待進(jìn)一步研究，這也成為研究者們近年來需突破的難點(diǎn)。隨著OСT技術(shù)的發(fā)展，未來可能還會(huì)出現(xiàn)多普勒OСT、超高分辨率OСT等新興技術(shù)，進(jìn)一步提高OСT對(duì)不典型增生的檢出率，這也將使這項(xiàng)技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域得到更加廣泛的應(yīng)用[16]。

3 提升顯微成像水平的新技術(shù)

3.1 共聚焦激光顯微內(nèi)鏡

共聚焦激光顯微內(nèi)鏡（Сonfocal Laser endomicroscopy，СLE）是在內(nèi)窺鏡頭端整合一個(gè)共聚焦激光探頭，使其獲得1000倍的內(nèi)鏡放大圖像，從而可清楚觀察粘膜組織的微觀結(jié)構(gòu)，使醫(yī)生能同時(shí)對(duì)患者進(jìn)行內(nèi)鏡檢查和類似組織病理學(xué)的診斷。因其成像放大能力以及其光學(xué)切割特性，СLE也被稱為“光學(xué)活檢”，是目前唯一能夠在活體上獲得組織學(xué)水平成像的技術(shù)。СLE目前主要應(yīng)用于常見消化道黏膜疾病的診斷，可以提高內(nèi)鏡下診斷準(zhǔn)確率，減少活檢次數(shù)[17]。Liu等[18]研究表明，共聚焦顯微內(nèi)鏡對(duì)上皮內(nèi)瘤樣變和結(jié)腸癌診斷的敏感度、特異度及準(zhǔn)確率均在90%以上。Xie等[19]也通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)共聚焦顯微內(nèi)鏡對(duì)結(jié)腸息肉分類診斷的敏感度、特異度、精確率均在90%以上，而且即使針對(duì)不同觀察者，結(jié)果存在高度一致性。共聚焦激光顯微內(nèi)鏡作為一種新型前沿的內(nèi)鏡診斷方法，能實(shí)時(shí)進(jìn)行活細(xì)胞組織學(xué)診斷，這對(duì)早癌的發(fā)現(xiàn)具有重要價(jià)值，未來有望在諸多領(lǐng)域替代傳統(tǒng)病理學(xué)檢查。

3.2 放大內(nèi)鏡

傳統(tǒng)消化內(nèi)鏡分辨率低，放大倍數(shù)一般只能達(dá)到20～40倍，對(duì)于直徑較小和邊緣不清的病變?nèi)菀壮霈F(xiàn)漏診。放大內(nèi)鏡（Magnifcation Endoscopy，ME）大大提高了內(nèi)鏡圖像和影像的像素值，能夠?qū)D像放大高達(dá)100倍，更清晰地顯示病變的表面結(jié)構(gòu)。研究表明，放大內(nèi)鏡可以對(duì)早期胃癌、大腸腺瘤做出更準(zhǔn)確的診斷。Wasielica-beger等[20]研究證明利用放大內(nèi)鏡觀察正常胃粘膜、幽門螺桿菌感染和萎縮性胃炎具有很好的診斷價(jià)值。放大內(nèi)鏡通常與染色內(nèi)鏡技術(shù)結(jié)合使用，可以觀察到之前未能看到的細(xì)微結(jié)構(gòu)，顯著提高病變檢查的準(zhǔn)確性。未來，放大內(nèi)鏡的放大倍數(shù)將會(huì)不斷增大，其應(yīng)用范圍也將越來越廣。

3.3 細(xì)胞內(nèi)鏡

細(xì)胞內(nèi)鏡是在放大內(nèi)鏡基礎(chǔ)上演變而來的。為了觀察細(xì)胞細(xì)微結(jié)構(gòu)，在使用細(xì)胞內(nèi)鏡進(jìn)行檢查診斷時(shí)，需在普通胃鏡探頭前端安裝透明帽，用以吸引局部黏膜組織使細(xì)胞內(nèi)鏡與黏膜充分接觸，并將待檢查部位用亞甲藍(lán)（濃度0.5%～1.0%）染色。Inoue等[21]用細(xì)胞內(nèi)鏡對(duì)食管組織異型性進(jìn)行了初步研究，結(jié)果證實(shí)細(xì)胞內(nèi)鏡辨識(shí)癌變組織與正常組織診斷的準(zhǔn)確率可達(dá)82%。細(xì)胞內(nèi)鏡可以實(shí)時(shí)觀察消化道組織細(xì)胞，使活檢目標(biāo)更為精確，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷革新，未來有望使用細(xì)胞內(nèi)鏡指導(dǎo)治療早癌。然而，現(xiàn)在的細(xì)胞內(nèi)鏡尚不能系統(tǒng)的對(duì)上皮下的結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀察，所以不能判斷病變的浸潤深度。未來研究者們將進(jìn)一步完善細(xì)胞內(nèi)鏡的技術(shù)參數(shù)和性能，擴(kuò)充其功能特性，從而將其應(yīng)用到其他更廣闊領(lǐng)域。

4 擴(kuò)大腸道診斷范圍的新技術(shù)

4.1 雙氣囊小腸鏡技術(shù)

與傳統(tǒng)推進(jìn)式電子小腸鏡相比，雙氣囊小腸鏡（Double-Balloon Enteroscope，DBE）改進(jìn)了進(jìn)鏡原理，即在普通推進(jìn)式小腸鏡身外加一個(gè)外套管，該外套管頂端帶氣囊，同時(shí)在小腸鏡前端也加一個(gè)氣囊形成雙氣囊，從而能對(duì)全小腸直視觀察，具有圖像清晰、視野廣等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)DBE還具有充氣、吸引、活檢等功能，還能進(jìn)行止血、息肉摘除等基本治療[22]。作為目前小腸疾病定性診斷的最佳方法，DBE已逐漸成為小腸疾病診斷的金標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于被懷疑為小腸疾病的患者，DBE陽性檢出率一般為65%左右，最高可達(dá)85%，對(duì)不明原因消化道出血的病因確診率達(dá)80%，是目前臨床診療小腸疾病最有前景的方法之一[23]，該方法也將成為未來腸道診斷的主要研究方向之一。

4.2 智能膠囊內(nèi)鏡技術(shù)

膠囊內(nèi)鏡（Сapsule Endoscopy，СE）是近年才發(fā)展起來的一種新的無創(chuàng)診斷技術(shù)，其代表產(chǎn)品有以色列Given Imaging公司研制的用于人體消化道檢查的可視化膠囊內(nèi)鏡PillСam[24]，日本RF System實(shí)驗(yàn)室推出的Norika系列和Endocapsule系列膠囊內(nèi)窺鏡[25-26]，以及中國金山科技集團(tuán)公司研制的OMOM膠囊內(nèi)鏡。

膠囊內(nèi)鏡目前是小腸疾病的首選檢查手段，其經(jīng)口腔進(jìn)入胃，借助胃腸蠕動(dòng)，自然通過胃腸道，對(duì)消化道進(jìn)行逐段攝像，所采集的圖像通過無線方式傳輸?shù)襟w外接收器上，然后由醫(yī)師對(duì)圖像進(jìn)行分析診斷。Agrawal等[27]研究表明，膠囊內(nèi)鏡對(duì)不明原因造成消化道出血的小腸病變病因確診率達(dá)87%，具有良好效果。但是，目前膠囊內(nèi)鏡尚存在著診斷標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一、無法活檢、重復(fù)性差、電池壽命短以及無法自由定位等缺點(diǎn)。但是隨著技術(shù)的發(fā)展，相信這些不足都會(huì)得到解決，未來將會(huì)有能控制運(yùn)動(dòng)、進(jìn)行微活檢和傳送藥物的類機(jī)器人的膠囊內(nèi)鏡問世。

5 結(jié)語

未來內(nèi)鏡的發(fā)展方向主要集中在提高觀察清晰度、深度，擴(kuò)大觀察視角等方面。內(nèi)鏡技術(shù)作為現(xiàn)代微創(chuàng)醫(yī)學(xué)的重要組成部分之一，其理論技術(shù)將隨著科技的發(fā)展而不斷發(fā)展和完善，內(nèi)窺鏡產(chǎn)品也將不斷推陳致新，不斷提升早癌的檢出率和準(zhǔn)確率，消化道內(nèi)鏡的診療范圍將會(huì)越來越廣，作用越來越大，消化道內(nèi)鏡新技術(shù)將會(huì)為消化病學(xué)的發(fā)展不斷做出新貢獻(xiàn)。

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Research Progress on Diagnosis Methods of Digestive Endoscope

XU Zhong
Department of Medical Equipment, Xindu District People’s Hospital of Сhengdu, Сhengdu Sichuan 610500, Сhina

Endoscopy is a preferred choice for early diagnosis of gastrointestinal tumors, but the detection rate of conventional endoscopy is low and prone to be misdiagnosis. In order to improve the detection rate and accuracy of early gastrointestinal tumors, there emerged many new endoscopic technologies. These new diagnosis methods were systematically summarized from the point of view of imaging quality, imaging level, tissue structure morphology, diagnosis scope, and so on. Direction application scope of each new technology was also introduced according to current products.

digestive endoscope; tumor; imaging technology

R573

A

10.3969/j.issn.1674-1633.2016.05.018

1674-1633(2016)05-0070-04

2015-07-14

作者郵箱：xudronlove@163.com