蓝激光成像及染色技术对消化道早癌诊断的研究现状*

孙君军，李建华，李建辉，花海洋△，蒋海森，郝 欣，郝旭阳

1.承德医学院(承德067000)；2. 河北省承德市中心医院消化内科(承德067000)；

3.承德医学院附属医院老年病科(承德 067000)

食管癌作为发病率较高的恶性肿瘤之一已越来越被人们重视，其发病率在全世界范围居恶性肿瘤排第 8 位，在我国大陆约排第 5 位；其病死率在世界范围居恶性肿瘤第 6 位，在我国大陆居第4位[1]。据统计每年胃癌新发病例可达到 40万例，死亡可达35万例，新发和死亡病例均可占全球胃癌病例的40%，提高我国胃癌的诊治率是我国医疗卫生工作者迫切需要解决的问题[2]。近年来，有文献表明我国结直肠癌的发病率和病死率均呈上升趋势。而我国结直肠癌发病率、病死率在全部恶性肿瘤中排名在前十名以内，其中每年的新发病例可达19.1万例，死亡病例达到19.1万例。然而，就诊者在发现时多数已处于进展期，治疗效果及预后很不理想[3]。

消化道癌的治疗效果与诊治的时机相关，中、晚期消化道癌即使接受了以外科手术为主的综合治疗，仍很难根治性治疗，病人长期生存率低、生活质量差；而消化道早癌大部分可在内镜下行根治性治疗，大大提高了治愈率，且病人痛苦小，花费低，是对消化道癌最为行之有效的治疗手段。因此，内镜下消化道癌症的早期发现、早期诊断和早期治疗是降低病死率并提高生存率的主要策略。

1 蓝激光成像技术的成像原理及优势

蓝激光成像技术(Blue laser imaging，BLI)是新一代的内镜技术，其成像的光源主要是激光，较传统的卤素灯和疝气灯明显的不同，激光光源可以调节光速的发射强度，增加了其穿透性，提高了观察消化道表面结构的分辨率，更利于观察消化道的黏膜浅层血管形态和表面的微结构形态；同时，它可以联合传统的白光做光源，加之保留了窄带光观察的高清晰度，实现了窄带观察同时保持明亮度，便于对早期消化道表面结构的观察，其中410nm的激光束主要被血管中的血红蛋白吸收而呈现出茶色，实现黏膜表面的微结构和微血管突出效应，而波长450nm 的白光激光束则穿透性更强，能够显示出黏膜深层的微血管及微结构。

蓝激光成像技术采用了白光光源与窄带激光光源的联合，弥补了窄带成像内镜(Narrow-bandimaging,NBI)及人工电子智能染色技术(Flexible spectral imaging color enhancement，FICE)等其他光学技术显像图像灰暗、识别率低的缺点。其有4 种不同的成像模式(WLI，BLI，BLI-bright ,LCI)，切换观察，进一步帮助诊断病灶[4]。

2 消化道染色剂的类型及染色原理

染色内镜技术是一种简单实用，可一定程度上帮助内镜操作者早期发现消化道癌的可疑病变，指导对病变的精准活检，提高活检阳性率，是内镜检查时的一种重要的辅助手段。消化内镜下常用染料主要分为3类[5]：吸收型染料(如碘液)，反应性染料(如刚果红)，对比性染料(如靛胭脂)等。下面主要从染色原理及应用实例两个方面来介绍目前常应用于消化道疾病诊治的染色剂。

碘液(卢戈氏碘染色)是吸收性染料的一种，通常用于食管的染色。早期食管癌在内镜下一般仅仅表现为充血、发红、糜烂等黏膜结构的细微变化，特别是食管黏膜平坦型早癌变化轻微，肉眼下更难被发现，很易漏诊。目前，内镜下碘染色是应用于提高早期食管癌诊断率的一种较为普遍和成熟的方法。其机制是：糖原能与碘结合后发生颜色变化，而正常的食管鳞状上皮细胞内糖原含量较多，当正常食管鳞状上皮细胞吸收碘液后与细胞内的糖原结合，使正常黏膜呈棕黄色；而异常的鳞状上皮细胞细胞内糖原含量较少或消失，遇碘后染色淡或不染色，因此通过颜色变化能辨别出淡染或不染病变区域，从而发现可疑病变[6]。对发现的病变行针对性的多点活检、做病理，实现早期食管癌或癌前病变的发现，染色越淡提示发生癌变的可能性会越大。

美兰(亚甲蓝)也是一种吸收性染料，主要经消化道表面黏膜细胞吸收，或可扩散进入癌细胞内，染色后正常的消化道黏膜呈现淡蓝色，非典型增生的消化道黏膜常被染为浅蓝色，而肿瘤性消化道黏膜常被染为深蓝色或黑色；细胞分化程度越低，染料吸收率越高，则染色越深。但美蓝染色亦有缺陷，美蓝亦可在细胞内和细胞间进行渗透，从而使表浅肿瘤表现为网状图形，同时由于有可能非肿瘤上皮会覆盖于肿瘤性上皮的表面，从而使肿瘤性组织不能被美蓝染色而导致漏诊[7]。美蓝染色全消化道均可以应用，可以提高病变的诊断率。

甲苯胺蓝亦是一种吸收性染料，属噻嗪类的一种碱性染料。其染色机制如下：具有染色作用的时甲苯胺蓝中的阳离子，当甲苯胺蓝通过细胞膜进入细胞后，阳离子与组织细胞的酸性物质相结合而发生染色反应[8]。这类染料一般有2个发色团，一个是口印胺基，一个是醌型苯环。醌型苯环有明显的异染性，可分别表示为 α-异染性(阴性)，呈蓝色，即正染性；β- 异染性(弱阳性)，为紫色或紫红色；γ-异染性(阳性)，为红色。在食管鳞状细胞癌上皮和Barret’s食管中的化生上皮时主要作用于柱状上皮化生细胞核，呈现蓝色。胃内成熟的腺体可分泌中性的黏蛋白，被染为蓝色；而不成熟的腺体及癌组织则能分泌酸性黏蛋白，被染为蓝紫色或紫红色，从而提示胃癌及癌前病变。甲苯胺蓝常用于胃和食管的染色。

反应性染料之一的刚果红是一种染料指示剂，主要是根据PH值的变化而引起颜色的变化，从而达到染色效果。在pH = 5.2时呈红色，当 pH<3时呈蓝黑色,其对人体无害，故可用它来测定胃粘膜的泌酸功能，因此泌酸的胃上皮变色，包括异位胃黏膜上皮。而失去泌酸功能的胃癌上皮细胞不变色。另一种反应性染料酚红，作用机理几乎同刚果红，也是根据PH值的变化而引起颜色的变化。幽门螺杆菌内富含尿素酶，且在pH为5.0左右时其活性最强，尿素酶可以分解尿素产生氨，从而使胃内的pH上升，从而引起酚红的颜色变化，从而实现对病变组织的观察。刚果红及酚红均常应用于胃部病变的染色[9]。

醋酸也是一种反应性染料。王蓉等研究[10]探索了醋酸的作用机制：①溶解黏液: 醋酸可作用于黏液层中糖蛋白的二硫键，从而使糖蛋白的四聚体结构解聚，使黏液变稀，易洗脱，达到清洁黏膜的作用。②“醋酸白化”效应: 指在喷洒醋酸后黏膜不仅引起细胞质细胞间丝及细胞核DNA的变化引起表面短暂变白，而且引起了细胞间表面腺管和小凹的变化，突出黏膜表面形态结构，便于发现早期消化道病变。醋酸因其独特的冲洗黏膜及突出病变能力，且染色作用广泛，全消化道均可应用，常应用于消化道病变精查前的染色。

靛胭脂是目前最常用的对比性染料。靛胭脂是目前最常用的消化道黏膜染色剂，它可沉积、保留于黏膜病灶表面的凹陷处，呈蓝色，从而勾勒出病变形态，使消化道黏膜表面的立体结构更加清楚，弥补了肉眼观察的不足，更加利于发现病变，从而指导定点观察和活检[5]。靛胭脂染色作用广泛，全消化道染色均可应用，常被用来粗筛病变，联合其他染色剂精查，从提高病变的诊断率。

3 蓝激光技术对消化道早癌筛查的研究现状

3.1 蓝激光成像技术在在早期食管癌筛查中的应用 早期食管癌时最先发生变化的是食管黏膜表面的微结构，而普通电子内镜下对食管表面的微结构分辨率低，早期食管病变很容易漏诊。蓝激光具有激光光源成分向组织施加穿透性较强的蓝光，突出黏膜血管图案形态；白光光源成分增加了观察的亮度及对比度更加利于操作者观察食管上皮乳头内毛细血管袢(Intraepithelial papillary capillary loop，IPCL)。根据IPCL的形状，实现对食管早癌的诊断[11]。日本食管学会(JES)委员会根据Inoue和Arima等[12-13]对IPCL的分类开发了放大内镜诊断(微血管形状和预测病变侵入深度)的简化分类，即 JES分型[14]：A型，无IPCL变化或轻微变化，主要为炎性病变; B型，异常微血管，严重不规则或高度扩张的异常血管。B 型可进一步分为 B1、B2、B3 三个亚型，为癌性或癌前病变；对于食管黏膜的无血管区(AVA)提出了辅助诊断标准。这种分类方法不仅为表面微血管提供了简化标准，而且为食管浅表性鳞状细胞癌入侵深度的预测提供了简化标准，这也对不同的分型对于制定早期食管浅表性鳞状细胞癌能否行内镜下切除术(ER)提供了依据。然而，虽然这种分型方法简便，实用性强，但这种分型方式存在凸出的问题是B2型血管的诊断准确度不高，尚待进一步完善该分型方式[15]。BLI在早期食管癌的检测和微观结构和微血管的异常发现方面优于LCI，而NBI在放大观察时亮度和对比度达不到BLI及LCI的观察水平，强烈建议使用BLI(BLI-bright)检查的早期食管癌，可以发现LCI、NBI或WLI无法检测到某些早期食管癌[16]。

蓝激光放大内镜对于食管癌的研究目前侧重于蓝激光与白光或与其他内镜成像的优势及劣势的研究，或蓝激光成像技术与传统染色技术对早期食管癌发现能力的比较。如Diao等人做了一项前瞻性研究[17]，比较了BLI-ME和NBI-ME结合传统碘染色对发现早期食管癌的比较，得出BLI技术与NBI技术一样有效地诊断早期食管癌；同时BLI技术可以避免碘染色带来的过敏，操作复杂，不易耐受等缺点。

3.2 蓝激光成像技术在早期胃癌筛查中的应用 胃粘膜在发生癌变时，最先会引起胃黏膜表面的微血管和微结构变化，在肿瘤性上皮处规则的黏膜微血管结构消失，代之为杂乱、排列不规则的肿瘤新生血管，黏膜表面结构也变为不规则形态，在正常黏膜和肿瘤性黏膜之间形成明显的分界线(Demarcation line，DL)。日本学者八尾建史首先提出了胃黏膜表面微血管及表面微结构的分型[18]，即 Class 型( VS 分型) ，V 代表黏膜微血管结构(Microvascular，MV)， S 代表黏膜表面结构( microsurface， MS)，根据观察到的V和S的形态、大小、分布和排列情况，将其分为规则、不规则和血管消失三大类；结合分界线的有无，对胃组织病变进行诊断。符合以下两条之一即可诊断为早癌:①不规则微血管伴有分界线;②不规则黏膜微结构伴有分界线。该标准对早期胃癌的诊断率达到了很高水平。BLI和BLI-bright可以达到与NBI相似的观察胃粘膜表面微血管的能力，且BLI和BLI-bright具有较NBI强的发现胃粘膜表面微结构的能力[19]。且BLI的四种模式可以转化观察，增加了观察对比度，具有NBI内镜不具备的观察病变深度、亮度、对比度等优势，有助于对早癌的诊断。蓝激光具有较NBI更大的优势，可实现胃粘膜表面结构的精细观察，从而可以更好的帮助内镜医生更加准确的诊断早期胃癌[19-20]。

蓝激光成像技术对于早期胃癌的研究集中在蓝激光成像技术较传统消化内镜的优势和劣势，或者蓝激光不同模式下相比传统内镜发现病变能力的优劣等。如Dohi等人的研究[19]中观察了114例胃部病变比较了M-BLI，M-BLI-bright和M-NBI三种检查模式发现早期胃癌的能力，得出了M-BLI和M-BLI-bright提供了与M-NBI类似的发现微结构和微血管的能力，使用M-BLI和M-BLI-bright可以观察到M-NBI观察不到的中度分化的腺癌中的不规则表面微结构。而在Kimura-Tsuchiya的研究[20]中也得出了BLI模式较NBI模式更好的更好地显示隐窝结构。因此，ME-BLI可以根据隐窝结构更准确地诊断胃早癌。在Yoshikazu等[21]的研究中，比较了在LCI模式及BLI模式下发现早期胃癌的能力，得出LCI较BLI识别早期胃癌的能力更强。其原因是因为BLI基于窄带观察功能，在食道或结肠中，我们可以通过使用BLI-bright获得明亮的内窥镜图像；然而，胃的腔面积远大于食道和结肠的腔面积，分散了观察亮度，降低了BLI模式对胃早癌的可见度，而NBI模式的观察亮度较BLI模式更低，对早期胃癌的发现能力更弱。

3.3 蓝激光成像技术在在早期结直肠癌筛查中的应用 BIL 观察结直肠病变也是通过观察其黏膜表面的微血管和微结构，从而实现对病变的诊断。NBI内镜的出现给内镜观察结直肠病变提供了新的方式方法，相继产生了许多观察结直肠病变表面病变的方法。首先Sano等在2006年使用NBI放大结肠镜对毛细血管镜下病变第一次进行了分类，将血管类型分为4类：I,II,IIIA和IIIB。他分别从血管图形，内镜下的表现，表面毛细血管特征三个方面进行介绍每种类型的特点。这种分类方式对临床定性和定量诊断具有一定的辅助意义。随之2008年出现了广岛分型，同样是基于NBI放大模式对表面血管的不同镜下表现进行分类，其将表面微血管及微结构分成了A,B,C三类，其中C又分为C1,C2,C3。该分类增加了对表面结构的分类,是相对较完善的分类方式，然而该分类方式中的C2诊断准确度不高，必须增加Pit pattern分型来提高诊断率[22]。2009年Showa等根据黏膜表面血管结构又提出了新的分型方式，他把镜下表面血管类型分为正常、模糊、网格状、密集、不规则、稀疏等6种；同年Jikei等对镜下血管微开口形态提出了Jikei分类，其将表面血管分为了4类5种。国际结肠直肠内镜(NICE)在2010年由Sano等提出了NICE分型，此分型分三类，分别从病变颜色，表面血管结构，表面结构，病理类型，镜下表现5个方面介绍每种类型，此种分类方式较为完整。为了解决过多的相同或类似的术语存在，增加表面结构分类的必要性及区分病变浸润深度，日本内镜组织提出了JNET分类，将病变分为三类：第一类，表面血管不可见，表面结构呈一致的黑色或白色的斑点环绕于黏膜，病理常为增生性息肉；第二类，表面血管管径规则，分布均匀，表面结构呈规则的管状、分支状、乳头状，病理常提示为腺瘤；第三类，表面血管间隙松散在表面增厚的地方突然终止，表面结构常无固定形状，病理常为浸润性癌。目前JNET分类对结直肠病变的诊断已达成共识，是最常用的分类方式。BLI具有和NBI类似的窄带光及放大观察功能，可以实现和NBI类似的对病变的观察效果。Naohisa等[23]在比较蓝激光成像，联动成像，蓝光成像对结直肠病变发现的能力的回顾性研究中提到，虽然JNET分类是由NBI内镜观察得到的，通过回顾性分析，BLI和NBI具有相同的观察诊断病变能力。

目前对于蓝激光对结直肠癌诊断相关的研究较少，多集中在蓝激光成像技术和其他内镜技术的优劣比较。如Togashi等[24]回顾性研究比较NBI和BLI模式对结直肠病变发现能力的比较，得出BLI对结直肠病变的诊断能力几乎与NBI的诊断能力相当，但其研究的病例数相对较少，尚待进一步扩大验证。

4 展 望

消化道肿瘤预后与诊治时机至关重要，早期癌能完全经内镜下切除，达到治愈的疗效。但部分医生对消化道早癌的重视较低等，导致我国目前大多数患者发现时已经是疾病的中晚期，错过了手术、放疗、化疗等最佳时机。随着内镜技术的飞速发展，蓝激光放大内镜的问世，无论是早癌筛查还是早癌精查中都显示出其较为强大的优势。目前国内关于蓝激光成像技术的研究时间较短，相关研究多在探索蓝激光成像技术较传统消化内镜的优势和劣势，或者蓝激光不同模式下相比于传统内镜发现病变能力的优劣等，且研究的例数不多。而关于蓝激光成像技术联合经典的化学染色技术对消化道早癌的探究，目前相关文献报道更加稀少，期望进一步提高我国消化道早癌的诊治率。