藍激光成像及染色技術對消化道早癌診斷的研究現狀*

孫君軍，李建華，李建輝，花海洋△，蔣海森，郝 欣，郝旭陽

1.承德醫學院(承德067000)；2. 河北省承德市中心醫院消化內科(承德067000)；

3.承德醫學院附屬醫院老年病科(承德 067000)

食管癌作為發病率較高的惡性腫瘤之一已越來越被人們重視，其發病率在全世界范圍居惡性腫瘤排第 8 位，在我國大陸約排第 5 位；其病死率在世界范圍居惡性腫瘤第 6 位，在我國大陸居第4位[1]。據統計每年胃癌新發病例可達到 40萬例，死亡可達35萬例，新發和死亡病例均可占全球胃癌病例的40%，提高我國胃癌的診治率是我國醫療衛生工作者迫切需要解決的問題[2]。近年來，有文獻表明我國結直腸癌的發病率和病死率均呈上升趨勢。而我國結直腸癌發病率、病死率在全部惡性腫瘤中排名在前十名以內，其中每年的新發病例可達19.1萬例，死亡病例達到19.1萬例。然而，就診者在發現時多數已處于進展期，治療效果及預后很不理想[3]。

消化道癌的治療效果與診治的時機相關，中、晚期消化道癌即使接受了以外科手術為主的綜合治療，仍很難根治性治療，病人長期生存率低、生活質量差；而消化道早癌大部分可在內鏡下行根治性治療，大大提高了治愈率，且病人痛苦小，花費低，是對消化道癌最為行之有效的治療手段。因此，內鏡下消化道癌癥的早期發現、早期診斷和早期治療是降低病死率并提高生存率的主要策略。

1 藍激光成像技術的成像原理及優勢

藍激光成像技術(Blue laser imaging，BLI)是新一代的內鏡技術，其成像的光源主要是激光，較傳統的鹵素燈和疝氣燈明顯的不同，激光光源可以調節光速的發射強度，增加了其穿透性，提高了觀察消化道表面結構的分辨率，更利于觀察消化道的黏膜淺層血管形態和表面的微結構形態；同時，它可以聯合傳統的白光做光源，加之保留了窄帶光觀察的高清晰度，實現了窄帶觀察同時保持明亮度，便于對早期消化道表面結構的觀察，其中410nm的激光束主要被血管中的血紅蛋白吸收而呈現出茶色，實現黏膜表面的微結構和微血管突出效應，而波長450nm 的白光激光束則穿透性更強，能夠顯示出黏膜深層的微血管及微結構。

藍激光成像技術采用了白光光源與窄帶激光光源的聯合，彌補了窄帶成像內鏡(Narrow-bandimaging,NBI)及人工電子智能染色技術(Flexible spectral imaging color enhancement，FICE)等其他光學技術顯像圖像灰暗、識別率低的缺點。其有4 種不同的成像模式(WLI，BLI，BLI-bright ,LCI)，切換觀察，進一步幫助診斷病灶[4]。

2 消化道染色劑的類型及染色原理

染色內鏡技術是一種簡單實用，可一定程度上幫助內鏡操作者早期發現消化道癌的可疑病變，指導對病變的精準活檢，提高活檢陽性率，是內鏡檢查時的一種重要的輔助手段。消化內鏡下常用染料主要分為3類[5]：吸收型染料(如碘液)，反應性染料(如剛果紅)，對比性染料(如靛胭脂)等。下面主要從染色原理及應用實例兩個方面來介紹目前常應用于消化道疾病診治的染色劑。

碘液(盧戈氏碘染色)是吸收性染料的一種，通常用于食管的染色。早期食管癌在內鏡下一般僅僅表現為充血、發紅、糜爛等黏膜結構的細微變化，特別是食管黏膜平坦型早癌變化輕微，肉眼下更難被發現，很易漏診。目前，內鏡下碘染色是應用于提高早期食管癌診斷率的一種較為普遍和成熟的方法。其機制是：糖原能與碘結合后發生顏色變化，而正常的食管鱗狀上皮細胞內糖原含量較多，當正常食管鱗狀上皮細胞吸收碘液后與細胞內的糖原結合，使正常黏膜呈棕黃色；而異常的鱗狀上皮細胞細胞內糖原含量較少或消失，遇碘后染色淡或不染色，因此通過顏色變化能辨別出淡染或不染病變區域，從而發現可疑病變[6]。對發現的病變行針對性的多點活檢、做病理，實現早期食管癌或癌前病變的發現，染色越淡提示發生癌變的可能性會越大。

美蘭(亞甲藍)也是一種吸收性染料，主要經消化道表面黏膜細胞吸收，或可擴散進入癌細胞內，染色后正常的消化道黏膜呈現淡藍色，非典型增生的消化道黏膜常被染為淺藍色，而腫瘤性消化道黏膜常被染為深藍色或黑色；細胞分化程度越低，染料吸收率越高，則染色越深。但美藍染色亦有缺陷，美藍亦可在細胞內和細胞間進行滲透，從而使表淺腫瘤表現為網狀圖形，同時由于有可能非腫瘤上皮會覆蓋于腫瘤性上皮的表面，從而使腫瘤性組織不能被美藍染色而導致漏診[7]。美藍染色全消化道均可以應用，可以提高病變的診斷率。

甲苯胺藍亦是一種吸收性染料，屬噻嗪類的一種堿性染料。其染色機制如下：具有染色作用的時甲苯胺藍中的陽離子，當甲苯胺藍通過細胞膜進入細胞后，陽離子與組織細胞的酸性物質相結合而發生染色反應[8]。這類染料一般有2個發色團，一個是口印胺基，一個是醌型苯環。醌型苯環有明顯的異染性，可分別表示為 α-異染性(陰性)，呈藍色，即正染性；β- 異染性(弱陽性)，為紫色或紫紅色；γ-異染性(陽性)，為紅色。在食管鱗狀細胞癌上皮和Barret’s食管中的化生上皮時主要作用于柱狀上皮化生細胞核，呈現藍色。胃內成熟的腺體可分泌中性的黏蛋白，被染為藍色；而不成熟的腺體及癌組織則能分泌酸性黏蛋白，被染為藍紫色或紫紅色，從而提示胃癌及癌前病變。甲苯胺藍常用于胃和食管的染色。

反應性染料之一的剛果紅是一種染料指示劑，主要是根據PH值的變化而引起顏色的變化，從而達到染色效果。在pH = 5.2時呈紅色，當 pH<3時呈藍黑色,其對人體無害，故可用它來測定胃粘膜的泌酸功能，因此泌酸的胃上皮變色，包括異位胃黏膜上皮。而失去泌酸功能的胃癌上皮細胞不變色。另一種反應性染料酚紅，作用機理幾乎同剛果紅，也是根據PH值的變化而引起顏色的變化。幽門螺桿菌內富含尿素酶，且在pH為5.0左右時其活性最強，尿素酶可以分解尿素產生氨，從而使胃內的pH上升，從而引起酚紅的顏色變化，從而實現對病變組織的觀察。剛果紅及酚紅均常應用于胃部病變的染色[9]。

醋酸也是一種反應性染料。王蓉等研究[10]探索了醋酸的作用機制：①溶解黏液: 醋酸可作用于黏液層中糖蛋白的二硫鍵，從而使糖蛋白的四聚體結構解聚，使黏液變稀，易洗脫，達到清潔黏膜的作用。②“醋酸白化”效應: 指在噴灑醋酸后黏膜不僅引起細胞質細胞間絲及細胞核DNA的變化引起表面短暫變白，而且引起了細胞間表面腺管和小凹的變化，突出黏膜表面形態結構，便于發現早期消化道病變。醋酸因其獨特的沖洗黏膜及突出病變能力，且染色作用廣泛，全消化道均可應用，常應用于消化道病變精查前的染色。

靛胭脂是目前最常用的對比性染料。靛胭脂是目前最常用的消化道黏膜染色劑，它可沉積、保留于黏膜病灶表面的凹陷處，呈藍色，從而勾勒出病變形態，使消化道黏膜表面的立體結構更加清楚，彌補了肉眼觀察的不足，更加利于發現病變，從而指導定點觀察和活檢[5]。靛胭脂染色作用廣泛，全消化道染色均可應用，常被用來粗篩病變，聯合其他染色劑精查，從提高病變的診斷率。

3 藍激光技術對消化道早癌篩查的研究現狀

3.1 藍激光成像技術在在早期食管癌篩查中的應用 早期食管癌時最先發生變化的是食管黏膜表面的微結構，而普通電子內鏡下對食管表面的微結構分辨率低，早期食管病變很容易漏診。藍激光具有激光光源成分向組織施加穿透性較強的藍光，突出黏膜血管圖案形態；白光光源成分增加了觀察的亮度及對比度更加利于操作者觀察食管上皮乳頭內毛細血管袢(Intraepithelial papillary capillary loop，IPCL)。根據IPCL的形狀，實現對食管早癌的診斷[11]。日本食管學會(JES)委員會根據Inoue和Arima等[12-13]對IPCL的分類開發了放大內鏡診斷(微血管形狀和預測病變侵入深度)的簡化分類，即 JES分型[14]：A型，無IPCL變化或輕微變化，主要為炎性病變; B型，異常微血管，嚴重不規則或高度擴張的異常血管。B 型可進一步分為 B1、B2、B3 三個亞型，為癌性或癌前病變；對于食管黏膜的無血管區(AVA)提出了輔助診斷標準。這種分類方法不僅為表面微血管提供了簡化標準，而且為食管淺表性鱗狀細胞癌入侵深度的預測提供了簡化標準，這也對不同的分型對于制定早期食管淺表性鱗狀細胞癌能否行內鏡下切除術(ER)提供了依據。然而，雖然這種分型方法簡便，實用性強，但這種分型方式存在凸出的問題是B2型血管的診斷準確度不高，尚待進一步完善該分型方式[15]。BLI在早期食管癌的檢測和微觀結構和微血管的異常發現方面優于LCI，而NBI在放大觀察時亮度和對比度達不到BLI及LCI的觀察水平，強烈建議使用BLI(BLI-bright)檢查的早期食管癌，可以發現LCI、NBI或WLI無法檢測到某些早期食管癌[16]。

藍激光放大內鏡對于食管癌的研究目前側重于藍激光與白光或與其他內鏡成像的優勢及劣勢的研究，或藍激光成像技術與傳統染色技術對早期食管癌發現能力的比較。如Diao等人做了一項前瞻性研究[17]，比較了BLI-ME和NBI-ME結合傳統碘染色對發現早期食管癌的比較，得出BLI技術與NBI技術一樣有效地診斷早期食管癌；同時BLI技術可以避免碘染色帶來的過敏，操作復雜，不易耐受等缺點。

3.2 藍激光成像技術在早期胃癌篩查中的應用 胃粘膜在發生癌變時，最先會引起胃黏膜表面的微血管和微結構變化，在腫瘤性上皮處規則的黏膜微血管結構消失，代之為雜亂、排列不規則的腫瘤新生血管，黏膜表面結構也變為不規則形態，在正常黏膜和腫瘤性黏膜之間形成明顯的分界線(Demarcation line，DL)。日本學者八尾建史首先提出了胃黏膜表面微血管及表面微結構的分型[18]，即 Class 型( VS 分型) ，V 代表黏膜微血管結構(Microvascular，MV)， S 代表黏膜表面結構( microsurface， MS)，根據觀察到的V和S的形態、大小、分布和排列情況，將其分為規則、不規則和血管消失三大類；結合分界線的有無，對胃組織病變進行診斷。符合以下兩條之一即可診斷為早癌:①不規則微血管伴有分界線;②不規則黏膜微結構伴有分界線。該標準對早期胃癌的診斷率達到了很高水平。BLI和BLI-bright可以達到與NBI相似的觀察胃粘膜表面微血管的能力，且BLI和BLI-bright具有較NBI強的發現胃粘膜表面微結構的能力[19]。且BLI的四種模式可以轉化觀察，增加了觀察對比度，具有NBI內鏡不具備的觀察病變深度、亮度、對比度等優勢，有助于對早癌的診斷。藍激光具有較NBI更大的優勢，可實現胃粘膜表面結構的精細觀察，從而可以更好的幫助內鏡醫生更加準確的診斷早期胃癌[19-20]。

藍激光成像技術對于早期胃癌的研究集中在藍激光成像技術較傳統消化內鏡的優勢和劣勢，或者藍激光不同模式下相比傳統內鏡發現病變能力的優劣等。如Dohi等人的研究[19]中觀察了114例胃部病變比較了M-BLI，M-BLI-bright和M-NBI三種檢查模式發現早期胃癌的能力，得出了M-BLI和M-BLI-bright提供了與M-NBI類似的發現微結構和微血管的能力，使用M-BLI和M-BLI-bright可以觀察到M-NBI觀察不到的中度分化的腺癌中的不規則表面微結構。而在Kimura-Tsuchiya的研究[20]中也得出了BLI模式較NBI模式更好的更好地顯示隱窩結構。因此，ME-BLI可以根據隱窩結構更準確地診斷胃早癌。在Yoshikazu等[21]的研究中，比較了在LCI模式及BLI模式下發現早期胃癌的能力，得出LCI較BLI識別早期胃癌的能力更強。其原因是因為BLI基于窄帶觀察功能，在食道或結腸中，我們可以通過使用BLI-bright獲得明亮的內窺鏡圖像；然而，胃的腔面積遠大于食道和結腸的腔面積，分散了觀察亮度，降低了BLI模式對胃早癌的可見度，而NBI模式的觀察亮度較BLI模式更低，對早期胃癌的發現能力更弱。

3.3 藍激光成像技術在在早期結直腸癌篩查中的應用 BIL 觀察結直腸病變也是通過觀察其黏膜表面的微血管和微結構，從而實現對病變的診斷。NBI內鏡的出現給內鏡觀察結直腸病變提供了新的方式方法，相繼產生了許多觀察結直腸病變表面病變的方法。首先Sano等在2006年使用NBI放大結腸鏡對毛細血管鏡下病變第一次進行了分類，將血管類型分為4類：I,II,IIIA和IIIB。他分別從血管圖形，內鏡下的表現，表面毛細血管特征三個方面進行介紹每種類型的特點。這種分類方式對臨床定性和定量診斷具有一定的輔助意義。隨之2008年出現了廣島分型，同樣是基于NBI放大模式對表面血管的不同鏡下表現進行分類，其將表面微血管及微結構分成了A,B,C三類，其中C又分為C1,C2,C3。該分類增加了對表面結構的分類,是相對較完善的分類方式，然而該分類方式中的C2診斷準確度不高，必須增加Pit pattern分型來提高診斷率[22]。2009年Showa等根據黏膜表面血管結構又提出了新的分型方式，他把鏡下表面血管類型分為正常、模糊、網格狀、密集、不規則、稀疏等6種；同年Jikei等對鏡下血管微開口形態提出了Jikei分類，其將表面血管分為了4類5種。國際結腸直腸內鏡(NICE)在2010年由Sano等提出了NICE分型，此分型分三類，分別從病變顏色，表面血管結構，表面結構，病理類型，鏡下表現5個方面介紹每種類型，此種分類方式較為完整。為了解決過多的相同或類似的術語存在，增加表面結構分類的必要性及區分病變浸潤深度，日本內鏡組織提出了JNET分類，將病變分為三類：第一類，表面血管不可見，表面結構呈一致的黑色或白色的斑點環繞于黏膜，病理常為增生性息肉；第二類，表面血管管徑規則，分布均勻，表面結構呈規則的管狀、分支狀、乳頭狀，病理常提示為腺瘤；第三類，表面血管間隙松散在表面增厚的地方突然終止，表面結構常無固定形狀，病理常為浸潤性癌。目前JNET分類對結直腸病變的診斷已達成共識，是最常用的分類方式。BLI具有和NBI類似的窄帶光及放大觀察功能，可以實現和NBI類似的對病變的觀察效果。Naohisa等[23]在比較藍激光成像，聯動成像，藍光成像對結直腸病變發現的能力的回顧性研究中提到，雖然JNET分類是由NBI內鏡觀察得到的，通過回顧性分析，BLI和NBI具有相同的觀察診斷病變能力。

目前對于藍激光對結直腸癌診斷相關的研究較少，多集中在藍激光成像技術和其他內鏡技術的優劣比較。如Togashi等[24]回顧性研究比較NBI和BLI模式對結直腸病變發現能力的比較，得出BLI對結直腸病變的診斷能力幾乎與NBI的診斷能力相當，但其研究的病例數相對較少，尚待進一步擴大驗證。

4 展 望

消化道腫瘤預后與診治時機至關重要，早期癌能完全經內鏡下切除，達到治愈的療效。但部分醫生對消化道早癌的重視較低等，導致我國目前大多數患者發現時已經是疾病的中晚期，錯過了手術、放療、化療等最佳時機。隨著內鏡技術的飛速發展，藍激光放大內鏡的問世，無論是早癌篩查還是早癌精查中都顯示出其較為強大的優勢。目前國內關于藍激光成像技術的研究時間較短，相關研究多在探索藍激光成像技術較傳統消化內鏡的優勢和劣勢，或者藍激光不同模式下相比于傳統內鏡發現病變能力的優劣等，且研究的例數不多。而關于藍激光成像技術聯合經典的化學染色技術對消化道早癌的探究，目前相關文獻報道更加稀少，期望進一步提高我國消化道早癌的診治率。