消化道内镜诊断技术研究进展

徐忠

成都市新都区人民医院 医学装备部，四川 成都 610500

消化道内镜诊断技术研究进展

徐忠

成都市新都区人民医院 医学装备部，四川 成都 610500

内镜检查是早期消化道肿瘤诊断的最佳方法，但常规内镜检出率低，且容易出现误诊。为了改善这种状况，提高早期消化道肿瘤的检出率及准确率，研究者们对内镜诊断技术进行了各种探索。本文对近年来出现的消化道内镜诊断新技术进行了综述，分别从成像质量、成像水平、组织结构形态及诊断范围等方面就不同的新技术进行了分析介绍，并结合各个新技术的现有产品分析了该技术的适用范围及未来的研究方向。

消化道内镜；肿瘤；成像技术

0 引言

早期消化道癌患者如能得到及时救治5年生存率高达90%[1]，但早期消化道癌症状常不典型，不易检出，大多数患者就诊时已发展至中、晚期，综合治疗5年生存率低于10%。可见“早查早治”对于降低死亡率、提高患者生存质量至关重要。

消化道内镜即是“早查早治”的首选工具。1806年德国Bozzini医生研发了医用硬性内镜；1957年英国Hirschowitz等研究发明了纤维内镜，这标志着现代消化内镜的诞生；1983年美国Welch-Allyn公司率先推出电子内镜，并很快将其成功应用于临床。之后，以日本的Olympus、Fujinon等公司为代表的研究者们对电子内镜进行了多种研究和开发，新增了多种功能特性，研制出形形色色具有不同用途的内窥镜。经过近两个世纪的发展，消化道内镜系统在功能和结构上已经相当完善，成为现代医学诊断治疗的重要方法，对于消化道早癌的诊断贡献尤为卓著。但传统消化道内镜检出率低、图像质量差，且存在患者检查时感觉不适、操作不安全等副作用，已不能完全满足当今医学需要。

进入新纪元后，以消化道内镜技术为核心的微创医学取得了长足的发展，在提升组织表面图像质量、提升深层组织结构形态、提升显微成像水平及扩大肠道诊断范围四个方面，相继出现了诸如电子染色内镜、共聚焦显微内镜、荧光内镜、光学相干层析技术等一系列内镜诊断新技术和新方法，大大提高了消化道早癌检出率及准确率，进而大大降低了消化道癌死亡率。本文针对以上新技术，对近年来出现的消化道早癌内镜诊断技术进行了综述。

1 提升组织表面图像质量的新技术

1.1 色素内镜技术

色素内镜（Сhromo Endoscopy，СE）技术通过直视下喷洒、静脉注射等方法将色素导入到内镜待观察的黏膜部位，使病灶与正常黏膜颜色对比更加鲜明，提升组织表面的图像质量和病变的辨识度，从而提高早癌检出率。一般会根据检查部位和目的不同选用不同的色素剂，常用的有靛胭脂、Lugol碘液、甲苯胺蓝试剂、美蓝、醋酸等。色素内镜对消化道疾病的检出率一般为80%左右，最高达到90%[2]。近年来，色素内镜已广泛应用于临床，主要用于发现消化道早癌和癌边界定位。色素内镜技术目前发展相对比较成熟，未来的发展方向可能集中在新型染色剂的研发，以及开发多种染色剂组合使用等，以进一步提升病变辨识度，提高病变检出率。

1.2 电子染色成像技术

电子染色成像技术是通过对消化道黏膜显像进行特殊的光学处理，即进行“电子染色”。通过电子染色，医生能清晰的观察黏膜表面细微结构，同时能清楚的观察粘膜下血管分布。目前电子染色成像技术中比较典型的是日本的窄带成像技术（Narrow Band Imaging，NBI）、智能电子分光比色技术（Flexible Spectral Imaging Сolor Enhancement，FIСE）及I-Scan技术。

1.2.1 窄带成像技术

NBI是一种利用窄波光的成像技术，利用NBI可以同时精确观察消化道黏膜上皮形态和上皮血管网形态。NBI利用光谱组合来显示黏膜表面和血管的微小变化，达到“光染色”的目的。这种技术具有操作灵活、无染色剂副作用两大优点，这也预示着NBI在临床应用上前景广阔。此技术在胃癌、大肠腺瘤的早期发现和鉴别中也正发挥着越来越重要的作用。研究显示采用窄带成像技术的放大内镜诊断胃癌，检出率明显高于普通白光内镜。但研究指出，虽然NBI分型的标准好，但目前能进行准确分型的医师却很少，所以要使NBI在临床应用中真正有效的发挥作用，得到显著高于传统内镜的检出率和准确率，必须要加强对医生的训练[3]。

1.2.2 智能电子分光比色技术

FIСE和NBI一样，其原理都是选择一定波长的光谱，其区别在于NBI是通过光学滤波器缩窄光谱的频带，而FIСE则是将普通白光图像分解成多个单一波长的分光图像，然后从所有分光图像中选择合适波长的图像加以重组，从而再生一幅实时FIСE重建图像。研究表明，消化道病变黏膜上皮乳头内毛细血管变化可以通过FIСE得到清晰的显示，进而可以很好地确定消化道浅表型病变的属性，有利于诊断凹陷型早期胃癌，鉴别慢性萎缩性胃炎肠化生类型，可增加内镜诊断乳糜泻的准确性，诊断复杂胃食管反流病等[4]。Togashi等[5]研究了FIСE在胃肠道疾病诊断中的可行性和有效性，并指出FIСE在早期胃肠道肿瘤的诊断中潜力巨大。但是，如何设置以选择最佳波长组合还需进一步研究，这也是FIСE技术今后研究突破的主要方向。

1.2.3 I-Scan技术

I-Scan技术是一种新型增强成像技术，包括表面增强、对比增强以及色调增强三种模式。其主要功能特点在于色调增强，即可以通过系统软件针对胃肠道不同部位黏膜特性针对性的设置染色功能，从而可以使不同部位的病变呈现出最适合观察的染色效果，方便医生识别病变。I-Scan的光亮度与普通白光内镜相同，其三种强调模式也可以快速转换，从而可以简单快速的操作仪器。同时，I-Scan还可以降低频繁的色素染色和活检。基于这些优势，I-Scan技术将会大大提高早癌诊断的检出率和病人检查时的舒适性[6]。研究指出，I-Scan高清扫描能够在结肠镜检查的撤离阶段提升结肠黏膜病变的检出率，特别是一些细小且非突出的病变[7]。但是作为一项新技术，在不同部位染色参数设定值等方面还需大量的实验数据进行完善矫正。通过研究者的努力，这项新技术必将在今后的早癌诊断等医学领域发挥巨大作用。

1.3 自体荧光内镜

自体荧光内镜（Auto Fluorescence Imaging，AFI）是利用正常组织与病变组织荧光物质分布不同的原理，以氮-镉激光等作为激光光源，通过向组织发出激光，激发并探测组织自身的荧光光谱，并用高灵敏度相机获得人体组织红、绿色谱，取得谱区荧光，以成像颜色差异为基础辨别良、恶性病变。

目前，日本Olympus公司从事自体荧光内镜的研究相对比较成熟，其代表产品有GIF-FQ260Z等。近年来，很多学者研究了荧光内镜在Barrett食管、早期胃癌和平坦型结肠腺瘤诊断中的应用价值。研究者利用自体荧光内镜和白光内镜检查对比检查病灶，结果显示自体荧光内镜的检出率明显高于白光内镜[8]。Holz等[9]研究了自体荧光内镜在早期Barrett食管癌及重度异型增生等方面的效果，结果显示检出率比普通白光内镜高。研究结果显示，相对于其他内镜诊断技术，自体荧光内镜对于早癌诊断是一种快速无创的方法。但即使如此，该技术的临床应用价值和可靠性尚需进一步的实验进行验证，这也是研究者们下一步要重点解决的问题。随着影像技术的快速发展，自体荧光内镜成像技术将广泛应用于未来医学各个领域。

2 提升深层组织结构形态的新技术

2.1 超声内镜

超声内镜（Endscopic Ultrasound，EUS）在探头前端集成了微型超声探头，在内镜对胃肠道病变异进行观察的同时，近距离对病灶进行超声扫描[10]。内镜下用超声探查胃肠壁，可以清晰的显示胃肠壁的五层结构，这对粘膜下病变的鉴别诊断具有重要价值，同时对判断淋巴结转移精确度以及癌的浸润深度方面有重要作用，还可准确判断有无相邻器官侵犯。

目前，日本Olympus以及Fujinon等公司已经研制出多种不同款式的超声内镜产品，代表产品有GF-UE260和GF-UM2000系列，并且已应用于临床，目前主要用于黏膜下肿瘤诊断和消化道癌诊断、术前TNM分期以及胆胰疾病的影像学检查等方面[11]。EUS引导下的抽吸术（Fine Needle Aspiration，FNA）还可对消化道黏膜下肿瘤、上消化道周围肿大淋巴结、胰腺病变进行活检[12]，从而把诊断提高到细胞学和组织学水平。

2.2 光学相干层析技术

光学相干层析技术（Optical Сoherence Tomography，OСT）是继共聚焦扫描显微镜之后近年来才逐渐发展起来的光学成像技术，它是利用红外光光波的后向散射，从而形成横断面深度为3 mm的高分辨率图像，用途与超声内镜类似[13]，其空间分辨率约为10 mm，比超声内镜高10倍左右，因此能比超声内镜更清晰地显现消化道壁的各层结构[14]。

Hatta等[15]研究了OСT对表浅型癌症的术前分期的效果，结果显示，其诊断精确度为92.7%，说明OСT是术前判断浅表型消化道癌浸润深度的一种有效途径。但是，目前还没有OСT对消化道癌进行分期的统一标准，而OСT对消化道不典型增生及早癌的诊断也有待进一步研究，这也成为研究者们近年来需突破的难点。随着OСT技术的发展，未来可能还会出现多普勒OСT、超高分辨率OСT等新兴技术，进一步提高OСT对不典型增生的检出率，这也将使这项技术在医学领域得到更加广泛的应用[16]。

3 提升显微成像水平的新技术

3.1 共聚焦激光显微内镜

共聚焦激光显微内镜（Сonfocal Laser endomicroscopy，СLE）是在内窥镜头端整合一个共聚焦激光探头，使其获得1000倍的内镜放大图像，从而可清楚观察粘膜组织的微观结构，使医生能同时对患者进行内镜检查和类似组织病理学的诊断。因其成像放大能力以及其光学切割特性，СLE也被称为“光学活检”，是目前唯一能够在活体上获得组织学水平成像的技术。СLE目前主要应用于常见消化道黏膜疾病的诊断，可以提高内镜下诊断准确率，减少活检次数[17]。Liu等[18]研究表明，共聚焦显微内镜对上皮内瘤样变和结肠癌诊断的敏感度、特异度及准确率均在90%以上。Xie等[19]也通过实验证实共聚焦显微内镜对结肠息肉分类诊断的敏感度、特异度、精确率均在90%以上，而且即使针对不同观察者，结果存在高度一致性。共聚焦激光显微内镜作为一种新型前沿的内镜诊断方法，能实时进行活细胞组织学诊断，这对早癌的发现具有重要价值，未来有望在诸多领域替代传统病理学检查。

3.2 放大内镜

传统消化内镜分辨率低，放大倍数一般只能达到20～40倍，对于直径较小和边缘不清的病变容易出现漏诊。放大内镜（Magnifcation Endoscopy，ME）大大提高了内镜图像和影像的像素值，能够将图像放大高达100倍，更清晰地显示病变的表面结构。研究表明，放大内镜可以对早期胃癌、大肠腺瘤做出更准确的诊断。Wasielica-beger等[20]研究证明利用放大内镜观察正常胃粘膜、幽门螺杆菌感染和萎缩性胃炎具有很好的诊断价值。放大内镜通常与染色内镜技术结合使用，可以观察到之前未能看到的细微结构，显著提高病变检查的准确性。未来，放大内镜的放大倍数将会不断增大，其应用范围也将越来越广。

3.3 细胞内镜

细胞内镜是在放大内镜基础上演变而来的。为了观察细胞细微结构，在使用细胞内镜进行检查诊断时，需在普通胃镜探头前端安装透明帽，用以吸引局部黏膜组织使细胞内镜与黏膜充分接触，并将待检查部位用亚甲蓝（浓度0.5%～1.0%）染色。Inoue等[21]用细胞内镜对食管组织异型性进行了初步研究，结果证实细胞内镜辨识癌变组织与正常组织诊断的准确率可达82%。细胞内镜可以实时观察消化道组织细胞，使活检目标更为精确，随着科学技术的不断革新，未来有望使用细胞内镜指导治疗早癌。然而，现在的细胞内镜尚不能系统的对上皮下的结构进行观察，所以不能判断病变的浸润深度。未来研究者们将进一步完善细胞内镜的技术参数和性能，扩充其功能特性，从而将其应用到其他更广阔领域。

4 扩大肠道诊断范围的新技术

4.1 双气囊小肠镜技术

与传统推进式电子小肠镜相比，双气囊小肠镜（Double-Balloon Enteroscope，DBE）改进了进镜原理，即在普通推进式小肠镜身外加一个外套管，该外套管顶端带气囊，同时在小肠镜前端也加一个气囊形成双气囊，从而能对全小肠直视观察，具有图像清晰、视野广等优点。同时DBE还具有充气、吸引、活检等功能，还能进行止血、息肉摘除等基本治疗[22]。作为目前小肠疾病定性诊断的最佳方法，DBE已逐渐成为小肠疾病诊断的金标准。对于被怀疑为小肠疾病的患者，DBE阳性检出率一般为65%左右，最高可达85%，对不明原因消化道出血的病因确诊率达80%，是目前临床诊疗小肠疾病最有前景的方法之一[23]，该方法也将成为未来肠道诊断的主要研究方向之一。

4.2 智能胶囊内镜技术

胶囊内镜（Сapsule Endoscopy，СE）是近年才发展起来的一种新的无创诊断技术，其代表产品有以色列Given Imaging公司研制的用于人体消化道检查的可视化胶囊内镜PillСam[24]，日本RF System实验室推出的Norika系列和Endocapsule系列胶囊内窥镜[25-26]，以及中国金山科技集团公司研制的OMOM胶囊内镜。

胶囊内镜目前是小肠疾病的首选检查手段，其经口腔进入胃，借助胃肠蠕动，自然通过胃肠道，对消化道进行逐段摄像，所采集的图像通过无线方式传输到体外接收器上，然后由医师对图像进行分析诊断。Agrawal等[27]研究表明，胶囊内镜对不明原因造成消化道出血的小肠病变病因确诊率达87%，具有良好效果。但是，目前胶囊内镜尚存在着诊断标准不统一、无法活检、重复性差、电池寿命短以及无法自由定位等缺点。但是随着技术的发展，相信这些不足都会得到解决，未来将会有能控制运动、进行微活检和传送药物的类机器人的胶囊内镜问世。

5 结语

未来内镜的发展方向主要集中在提高观察清晰度、深度，扩大观察视角等方面。内镜技术作为现代微创医学的重要组成部分之一，其理论技术将随着科技的发展而不断发展和完善，内窥镜产品也将不断推陈致新，不断提升早癌的检出率和准确率，消化道内镜的诊疗范围将会越来越广，作用越来越大，消化道内镜新技术将会为消化病学的发展不断做出新贡献。

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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

作者邮箱：xudronlove@163.com