消化道早期癌内镜诊断技术的回顾和展望

一、消化道早期癌内镜诊断 技术的回顾和展望

消化内镜经历了硬式半曲式内镜、纤维内镜、电子内镜的发展历程,1869年德国医生Kussmaul制成了第一台硬式胃镜,1932年Wolf Schindler合作研制成功半曲式胃镜,1958年美国医生Hirscha-witz首先研制使用光学纤维胃镜,使消化内镜提高到一个新的水平,1983年美国雅伦公司研制成功电子内镜,以微型电荷耦合器件代替光导纤维,其更高的分辨率及数字化为消化内镜开辟了一个崭新的纪元。近30年来,超声内镜、胶囊内镜、双气囊小肠镜、细径内镜等相继问世,可对全消化道及其邻近器官进行检查治疗,成为一门独立的学科——消化内镜学。

消化道早期癌和癌前病变的诊断一直是内镜诊断的最大挑战和推动内镜诊断技术进步的主要动力,图像强化技术、染色内镜、放大内镜等技术的出现,使内镜诊断功能达到前所未有的水平。1966年Yamakawa首先临床应用内镜染色技术,应用染料对胃肠道黏膜进行染色,使黏膜结构更加清晰,使病变与周围正常黏膜对比增强,提高了病变检出率。新的染料不断出现,内镜染色技术的应用范围也不断拓展。常规内镜检查易漏诊的黏膜微小病变,染色内镜可使病变更明显,内镜下染色后进行放大观察,可清晰显示腺管开口形态,可以判断病变性质,染色内镜和放大内镜在我国已逐渐普及推广,已有较多的相关研究报道。

近年来,随着内镜诊断技术的发展,国外学者提出了生物内镜和光学活检的概念。生物内镜是指除常规内镜做出形态诊断外新的内镜诊断技术,还可在细胞分子水平做出诊断,除组织学诊断外还可进行功能诊断,揭示疾病的病理生理机制。光学活检指无须进行组织活检,通过内镜检查即可得到组织学诊断类似的结果的诊断技术。一些具有发展前途的新一代的内镜诊断技术陆续涌现,如窄带成像、红外内镜、激光诱导荧光光谱技术、光动力诊断技术、散射分光镜技术、免疫荧光内镜、内镜光相干成像技术、共聚焦激光内镜等。

(一)窄带成像技术

窄带成像技术(NBI)是将传统的宽光谱光通过滤镜转换成窄光谱光,对黏膜微细血管显示更清楚。传统的电子内镜使用氙灯作为照明光,这种被称为“白光”的宽带光谱实际上是由红、绿、蓝3种光组成的。在NBI系统中通过滤光器将红、绿、蓝3色光谱中的宽带光波进行过滤,仅留下415 nm、540 nm和600 nm波长的窄带光波。由于黏膜内血液对窄带光波吸收较强,因此能够增加黏膜上皮和黏膜下血管模式的对比度和清晰度,更好地勾勒出病灶边缘,血管结构显示清晰,便于对黏膜凹窝与绒毛的观察,与色素内镜效果近似,便于操作,无须染料,称为“电子染色”,更为安全可靠;与放大内镜结合增加了微小病变的检出率。目前NBI已用于中下咽部早期癌、食管上皮内癌、Barrett食管、胃结肠早期癌等的诊断。

(二)散射分光镜技术

散射分光镜技术(LSS)是一种检测组织对紫外线、可见光及接近红外线波长的光线的散射强度的检测技术。通过分析光线通过组织时的散射效应,了解细胞核形态的变化,可以从细胞的水平明确病变的性质,提高诊断的敏感性和特异性。光导纤维由内镜活检孔道插入,通过收集的散射光线信息,可定量分析出上皮细胞中细胞核的大小、异型程度变化、着色变化及染色质浓度变化等指标。该方法主要用于Barrett食管的诊断和指导活检。

(三)内镜光相干成像技术

内镜光相干成像技术(OCT)成像原理与超声类似,不同的是发射所采用的为光波而非声波。通过发射并收集反射回的光线,测量其延迟时间成像。OCT分辨率极高,接近光学显微镜的分辨率。Sivak等设计成功可通过标准内镜活检孔道的OCT探针,但成像范围很小。当组织表面存在变化时,光波照射到组织表面并反射回来所经距离即会产生变化,此时通过发射并收集反射回的光波,测量其延迟时间,即可成像。研究证实,OCT显示黏膜层病变的清晰度是超声内镜的10倍。由于组织对光具有散射和吸收作用,限制了OCT成像的可视深度,因此,OCT只能观察到消化道的黏膜层或黏膜下层;且每次成像的范围很小,不利于大范围的检查。OCT主要用于黏膜层或黏膜下层病变的检测,如癌前病变或早期癌症等。目前有关OCT成像技术的临床应用主要集中在Barrett食管和早期食管癌方面。

(四)荧光内镜及免疫荧光内镜

1924年,Poiicard首先观察到肿瘤组织的自体荧光,认为这是由于肿瘤组织能积聚内源性卟啉化合物所致,作为诊断早期肿瘤的方法最早应用于气管黏膜和泌尿系统。1994年,Glasgold等报道了应用自体荧光检测食管癌前病变动物实验结果,国内也陆续开展了这方面的工作。根据正常组织与病变,特别是癌和癌前病变的荧光特性的差异,对胃肠道黏膜、胃液等进行的荧光光谱检查,对于检测胃肠道肿瘤或癌前病变有一定的意义。随着多种荧光内镜系统的开发,荧光实时成像技术已经接近或已经在临床应用,目前免疫荧光内镜研究报道较多,抗CEA抗体和抗MUCI抗体荧光标记后,与肿瘤细胞结合,在荧光内镜下可显示微小肿瘤,新的高特异和高亮度的自发荧光对比剂有望将内镜诊断带入新的时代。

(五)共聚焦激光内镜

共聚焦激光内镜被认为是最有发展前途的生物内镜技术,其原理将共聚焦激光显微镜整合于电子内镜上,利用激光扫描技术,照明光由光源经光源孔再聚集,在被聚集的物体表面中的某一深度形成一个光点,其反射光经聚焦后通过反射针孔到达成像面成像,其分辨率超过常规光学显微镜的极限。

进行共聚焦显微内镜检查时,需使用荧光对比剂,以使成像对比鲜明。目前在人体组织内可用的荧光对比剂有荧光素钠、盐酸吖啶黄、四环素和甲酚紫。对比剂可全身应用(荧光素钠或四环素),也可黏膜局部应用(盐酸吖啶黄或甲酚紫)。其中最常用的有10%荧光素钠和0.05%盐酸吖啶黄。共聚焦内镜可在内镜检查的同时进行实时模拟组织学检查,可对黏膜粗糙部位进行检查并靶向活检,更易于检出黏膜内早期癌变。

共聚焦内镜在食管疾病应用最早的是诊断Barrett食管及其相关腺癌。由于杯状细胞和肿瘤细胞在共聚焦内镜下有突出的特点,共聚焦内镜对Barrett食管的诊断有显著的优势,非糜烂性胃食管反流病(NERD)在普通电子内镜下无阳性表现,但在病理组织学上有炎细胞浸润,乳头内毛细血管扩张,上皮间隙增宽,基底层增生等改变,目前研究发现在共聚焦内镜下可以发现NERD的微观改变。另外,对共聚焦内镜诊断胃黏膜相关淋巴组织淋巴瘤的研究正在进行中。共聚焦内镜可辨认细胞和微血管结构,分析结肠隐窝的结构和杯状细胞的分布,对结肠早期肿瘤的检出有重要价值。

随着技术的进一步完善,实时的从分子、细胞以及功能水平诊断疾病的内镜将会诞生。理想的内镜诊断技术应该是能做出实时诊断,对微小和早期病变有较高的诊断特异度和敏感度,有更高的诊断效能(包括较大的扫查范围、较短的检查时间及较高的成本效益比等)。目前上述的生物内镜技术尽管已显示出其独特的诊断价值,但也存在各自的缺点和局限性,临床应用尚有一定距离,尚不能取代常规内镜检查和活检。内镜在中国已走过了半个多世纪,消化内镜逐渐普及推广,在新技术应用上基本与世界保持同步,但尚需继续改进技术,加强大规模多中心临床实验及卫生经济学分析等研究,对新的内镜诊断技术的诊断价值和局限性进行评价。