消化道內鏡診斷技術研究進展

徐忠

成都市新都區人民醫院 醫學裝備部，四川 成都 610500

消化道內鏡診斷技術研究進展

徐忠

成都市新都區人民醫院 醫學裝備部，四川 成都 610500

內鏡檢查是早期消化道腫瘤診斷的最佳方法，但常規內鏡檢出率低，且容易出現誤診。為了改善這種狀況，提高早期消化道腫瘤的檢出率及準確率，研究者們對內鏡診斷技術進行了各種探索。本文對近年來出現的消化道內鏡診斷新技術進行了綜述，分別從成像質量、成像水平、組織結構形態及診斷范圍等方面就不同的新技術進行了分析介紹，并結合各個新技術的現有產品分析了該技術的適用范圍及未來的研究方向。

消化道內鏡；腫瘤；成像技術

0 引言

早期消化道癌患者如能得到及時救治5年生存率高達90%[1]，但早期消化道癌癥狀常不典型，不易檢出，大多數患者就診時已發展至中、晚期，綜合治療5年生存率低于10%。可見“早查早治”對于降低死亡率、提高患者生存質量至關重要。

消化道內鏡即是“早查早治”的首選工具。1806年德國Bozzini醫生研發了醫用硬性內鏡；1957年英國Hirschowitz等研究發明了纖維內鏡，這標志著現代消化內鏡的誕生；1983年美國Welch-Allyn公司率先推出電子內鏡，并很快將其成功應用于臨床。之后，以日本的Olympus、Fujinon等公司為代表的研究者們對電子內鏡進行了多種研究和開發，新增了多種功能特性，研制出形形色色具有不同用途的內窺鏡。經過近兩個世紀的發展，消化道內鏡系統在功能和結構上已經相當完善，成為現代醫學診斷治療的重要方法，對于消化道早癌的診斷貢獻尤為卓著。但傳統消化道內鏡檢出率低、圖像質量差，且存在患者檢查時感覺不適、操作不安全等副作用，已不能完全滿足當今醫學需要。

進入新紀元后，以消化道內鏡技術為核心的微創醫學取得了長足的發展，在提升組織表面圖像質量、提升深層組織結構形態、提升顯微成像水平及擴大腸道診斷范圍四個方面，相繼出現了諸如電子染色內鏡、共聚焦顯微內鏡、熒光內鏡、光學相干層析技術等一系列內鏡診斷新技術和新方法，大大提高了消化道早癌檢出率及準確率，進而大大降低了消化道癌死亡率。本文針對以上新技術，對近年來出現的消化道早癌內鏡診斷技術進行了綜述。

1 提升組織表面圖像質量的新技術

1.1 色素內鏡技術

色素內鏡（Сhromo Endoscopy，СE）技術通過直視下噴灑、靜脈注射等方法將色素導入到內鏡待觀察的黏膜部位，使病灶與正常黏膜顏色對比更加鮮明，提升組織表面的圖像質量和病變的辨識度，從而提高早癌檢出率。一般會根據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、甲苯胺藍試劑、美藍、醋酸等。色素內鏡對消化道疾病的檢出率一般為80%左右，最高達到90%[2]。近年來，色素內鏡已廣泛應用于臨床，主要用于發現消化道早癌和癌邊界定位。色素內鏡技術目前發展相對比較成熟，未來的發展方向可能集中在新型染色劑的研發，以及開發多種染色劑組合使用等，以進一步提升病變辨識度，提高病變檢出率。

1.2 電子染色成像技術

電子染色成像技術是通過對消化道黏膜顯像進行特殊的光學處理，即進行“電子染色”。通過電子染色，醫生能清晰的觀察黏膜表面細微結構，同時能清楚的觀察粘膜下血管分布。目前電子染色成像技術中比較典型的是日本的窄帶成像技術（Narrow Band Imaging，NBI）、智能電子分光比色技術（Flexible Spectral Imaging Сolor Enhancement，FIСE）及I-Scan技術。

1.2.1 窄帶成像技術

NBI是一種利用窄波光的成像技術，利用NBI可以同時精確觀察消化道黏膜上皮形態和上皮血管網形態。NBI利用光譜組合來顯示黏膜表面和血管的微小變化，達到“光染色”的目的。這種技術具有操作靈活、無染色劑副作用兩大優點，這也預示著NBI在臨床應用上前景廣闊。此技術在胃癌、大腸腺瘤的早期發現和鑒別中也正發揮著越來越重要的作用。研究顯示采用窄帶成像技術的放大內鏡診斷胃癌，檢出率明顯高于普通白光內鏡。但研究指出，雖然NBI分型的標準好，但目前能進行準確分型的醫師卻很少，所以要使NBI在臨床應用中真正有效的發揮作用，得到顯著高于傳統內鏡的檢出率和準確率，必須要加強對醫生的訓練[3]。

1.2.2 智能電子分光比色技術

FIСE和NBI一樣，其原理都是選擇一定波長的光譜，其區別在于NBI是通過光學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，從而再生一幅實時FIСE重建圖像。研究表明，消化道病變黏膜上皮乳頭內毛細血管變化可以通過FIСE得到清晰的顯示，進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，可增加內鏡診斷乳糜瀉的準確性，診斷復雜胃食管反流病等[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，如何設置以選擇最佳波長組合還需進一步研究，這也是FIСE技術今后研究突破的主要方向。

1.2.3 I-Scan技術

I-Scan技術是一種新型增強成像技術，包括表面增強、對比增強以及色調增強三種模式。其主要功能特點在于色調增強，即可以通過系統軟件針對胃腸道不同部位黏膜特性針對性的設置染色功能，從而可以使不同部位的病變呈現出最適合觀察的染色效果，方便醫生識別病變。I-Scan的光亮度與普通白光內鏡相同，其三種強調模式也可以快速轉換，從而可以簡單快速的操作儀器。同時，I-Scan還可以降低頻繁的色素染色和活檢。基于這些優勢，I-Scan技術將會大大提高早癌診斷的檢出率和病人檢查時的舒適性[6]。研究指出，I-Scan高清掃描能夠在結腸鏡檢查的撤離階段提升結腸黏膜病變的檢出率，特別是一些細小且非突出的病變[7]。但是作為一項新技術，在不同部位染色參數設定值等方面還需大量的實驗數據進行完善矯正。通過研究者的努力，這項新技術必將在今后的早癌診斷等醫學領域發揮巨大作用。

1.3 自體熒光內鏡

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

目前，日本Olympus公司從事自體熒光內鏡的研究相對比較成熟，其代表產品有GIF-FQ260Z等。近年來，很多學者研究了熒光內鏡在Barrett食管、早期胃癌和平坦型結腸腺瘤診斷中的應用價值。研究者利用自體熒光內鏡和白光內鏡檢查對比檢查病灶，結果顯示自體熒光內鏡的檢出率明顯高于白光內鏡[8]。Holz等[9]研究了自體熒光內鏡在早期Barrett食管癌及重度異型增生等方面的效果，結果顯示檢出率比普通白光內鏡高。研究結果顯示，相對于其他內鏡診斷技術，自體熒光內鏡對于早癌診斷是一種快速無創的方法。但即使如此，該技術的臨床應用價值和可靠性尚需進一步的實驗進行驗證，這也是研究者們下一步要重點解決的問題。隨著影像技術的快速發展，自體熒光內鏡成像技術將廣泛應用于未來醫學各個領域。

2 提升深層組織結構形態的新技術

2.1 超聲內鏡

超聲內鏡（Endscopic Ultrasound，EUS）在探頭前端集成了微型超聲探頭，在內鏡對胃腸道病變異進行觀察的同時，近距離對病灶進行超聲掃描[10]。內鏡下用超聲探查胃腸壁，可以清晰的顯示胃腸壁的五層結構，這對粘膜下病變的鑒別診斷具有重要價值，同時對判斷淋巴結轉移精確度以及癌的浸潤深度方面有重要作用，還可準確判斷有無相鄰器官侵犯。

目前，日本Olympus以及Fujinon等公司已經研制出多種不同款式的超聲內鏡產品，代表產品有GF-UE260和GF-UM2000系列，并且已應用于臨床，目前主要用于黏膜下腫瘤診斷和消化道癌診斷、術前TNM分期以及膽胰疾病的影像學檢查等方面[11]。EUS引導下的抽吸術（Fine Needle Aspiration，FNA）還可對消化道黏膜下腫瘤、上消化道周圍腫大淋巴結、胰腺病變進行活檢[12]，從而把診斷提高到細胞學和組織學水平。

2.2 光學相干層析技術

光學相干層析技術（Optical Сoherence Tomography，OСT）是繼共聚焦掃描顯微鏡之后近年來才逐漸發展起來的光學成像技術，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，用途與超聲內鏡類似[13]，其空間分辨率約為10 mm，比超聲內鏡高10倍左右，因此能比超聲內鏡更清晰地顯現消化道壁的各層結構[14]。

Hatta等[15]研究了OСT對表淺型癌癥的術前分期的效果，結果顯示，其診斷精確度為92.7%，說明OСT是術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對消化道癌進行分期的統一標準，而OСT對消化道不典型增生及早癌的診斷也有待進一步研究，這也成為研究者們近年來需突破的難點。隨著OСT技術的發展，未來可能還會出現多普勒OСT、超高分辨率OСT等新興技術，進一步提高OСT對不典型增生的檢出率，這也將使這項技術在醫學領域得到更加廣泛的應用[16]。

3 提升顯微成像水平的新技術

3.1 共聚焦激光顯微內鏡

共聚焦激光顯微內鏡（Сonfocal Laser endomicroscopy，СLE）是在內窺鏡頭端整合一個共聚焦激光探頭，使其獲得1000倍的內鏡放大圖像，從而可清楚觀察粘膜組織的微觀結構，使醫生能同時對患者進行內鏡檢查和類似組織病理學的診斷。因其成像放大能力以及其光學切割特性，СLE也被稱為“光學活檢”，是目前唯一能夠在活體上獲得組織學水平成像的技術。СLE目前主要應用于常見消化道黏膜疾病的診斷，可以提高內鏡下診斷準確率，減少活檢次數[17]。Liu等[18]研究表明，共聚焦顯微內鏡對上皮內瘤樣變和結腸癌診斷的敏感度、特異度及準確率均在90%以上。Xie等[19]也通過實驗證實共聚焦顯微內鏡對結腸息肉分類診斷的敏感度、特異度、精確率均在90%以上，而且即使針對不同觀察者，結果存在高度一致性。共聚焦激光顯微內鏡作為一種新型前沿的內鏡診斷方法，能實時進行活細胞組織學診斷，這對早癌的發現具有重要價值，未來有望在諸多領域替代傳統病理學檢查。

3.2 放大內鏡

傳統消化內鏡分辨率低，放大倍數一般只能達到20～40倍，對于直徑較小和邊緣不清的病變容易出現漏診。放大內鏡（Magnifcation Endoscopy，ME）大大提高了內鏡圖像和影像的像素值，能夠將圖像放大高達100倍，更清晰地顯示病變的表面結構。研究表明，放大內鏡可以對早期胃癌、大腸腺瘤做出更準確的診斷。Wasielica-beger等[20]研究證明利用放大內鏡觀察正常胃粘膜、幽門螺桿菌感染和萎縮性胃炎具有很好的診斷價值。放大內鏡通常與染色內鏡技術結合使用，可以觀察到之前未能看到的細微結構，顯著提高病變檢查的準確性。未來，放大內鏡的放大倍數將會不斷增大，其應用范圍也將越來越廣。

3.3 細胞內鏡

細胞內鏡是在放大內鏡基礎上演變而來的。為了觀察細胞細微結構，在使用細胞內鏡進行檢查診斷時，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胞內鏡與黏膜充分接觸，并將待檢查部位用亞甲藍（濃度0.5%～1.0%）染色。Inoue等[21]用細胞內鏡對食管組織異型性進行了初步研究，結果證實細胞內鏡辨識癌變組織與正常組織診斷的準確率可達82%。細胞內鏡可以實時觀察消化道組織細胞，使活檢目標更為精確，隨著科學技術的不斷革新，未來有望使用細胞內鏡指導治療早癌。然而，現在的細胞內鏡尚不能系統的對上皮下的結構進行觀察，所以不能判斷病變的浸潤深度。未來研究者們將進一步完善細胞內鏡的技術參數和性能，擴充其功能特性，從而將其應用到其他更廣闊領域。

4 擴大腸道診斷范圍的新技術

4.1 雙氣囊小腸鏡技術

與傳統推進式電子小腸鏡相比，雙氣囊小腸鏡（Double-Balloon Enteroscope，DBE）改進了進鏡原理，即在普通推進式小腸鏡身外加一個外套管，該外套管頂端帶氣囊，同時在小腸鏡前端也加一個氣囊形成雙氣囊，從而能對全小腸直視觀察，具有圖像清晰、視野廣等優點。同時DBE還具有充氣、吸引、活檢等功能，還能進行止血、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準。對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85%，對不明原因消化道出血的病因確診率達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 智能膠囊內鏡技術

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

膠囊內鏡目前是小腸疾病的首選檢查手段，其經口腔進入胃，借助胃腸蠕動，自然通過胃腸道，對消化道進行逐段攝像，所采集的圖像通過無線方式傳輸到體外接收器上，然后由醫師對圖像進行分析診斷。Agrawal等[27]研究表明，膠囊內鏡對不明原因造成消化道出血的小腸病變病因確診率達87%，具有良好效果。但是，目前膠囊內鏡尚存在著診斷標準不統一、無法活檢、重復性差、電池壽命短以及無法自由定位等缺點。但是隨著技術的發展，相信這些不足都會得到解決，未來將會有能控制運動、進行微活檢和傳送藥物的類機器人的膠囊內鏡問世。

5 結語

未來內鏡的發展方向主要集中在提高觀察清晰度、深度，擴大觀察視角等方面。內鏡技術作為現代微創醫學的重要組成部分之一，其理論技術將隨著科技的發展而不斷發展和完善，內窺鏡產品也將不斷推陳致新，不斷提升早癌的檢出率和準確率，消化道內鏡的診療范圍將會越來越廣，作用越來越大，消化道內鏡新技術將會為消化病學的發展不斷做出新貢獻。

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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