舒　娟　綜述　劉海峰　審校

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綜述

內(nèi)鏡分子影像技術(shù)診斷Barrett食管及其相關(guān)性腫瘤的研究進展

舒娟綜述劉海峰審校

內(nèi)鏡分子影像；Barrett食管；相關(guān)性腫瘤

Barrett食管是食管下段復(fù)層鱗狀上皮被化生的單層柱狀上皮所替代的一種病理現(xiàn)象，可伴或不伴腸上皮化生[1]。在歐美國家食管腺癌的發(fā)病率呈快速上升趨勢，Barrett食管是食管腺癌的重要危險因素，因此對Barrett食管及其早期病變的早發(fā)現(xiàn)、早診斷及早治療是降低食管腺癌發(fā)病率的有效措施。目前，診斷Barrett食管的主要方法是白光內(nèi)鏡檢查結(jié)合組織病理學(xué)活檢，但內(nèi)鏡檢查時容易漏診，且隨機活檢會漏掉大約50%的病變組織[2-4]。因此，急需一種新的技術(shù)來解決這個問題，而分子影像學(xué)是一種新的診斷手段。

分子影像學(xué)是一種分子靶向成像的新興技術(shù)，它運用分子探針技術(shù)對活體生物和人體分子的細胞進行實時成像，從分子水平展示疾病的發(fā)生發(fā)展規(guī)律，使人們對疾病的診斷由解剖結(jié)構(gòu)水進入到了分子水平[5]。而內(nèi)鏡分子影像學(xué)技術(shù)就是將分子影像學(xué)的優(yōu)勢與內(nèi)鏡相結(jié)合應(yīng)用于消化系統(tǒng)疾病的診斷。近年來，越來越多的特殊光學(xué)內(nèi)鏡應(yīng)用于診斷Barrett食管，如放大內(nèi)鏡、色素內(nèi)鏡、IRI、iScan、NBI、超聲內(nèi)鏡等，這在一定程度上提高了Barrett食管的檢出率。因此，筆者對內(nèi)鏡分子影像學(xué)技術(shù)診斷Barrett食管及其相關(guān)腫瘤的研究進展進行綜述，以幫助大家盡快掌握相關(guān)新進展。

1　自體熒光內(nèi)鏡(auto fluorescence imaging, AFI)

1.1特點人體組織有多種自體熒光物質(zhì)，這些熒光主要來源于基質(zhì)或細胞中的氨基酸、結(jié)構(gòu)蛋白、酶和輔酶、脂肪、維生素和卟啉等五大類物質(zhì)，這些物質(zhì)在特定波長激發(fā)光的激發(fā)下產(chǎn)生光譜的疊加，其產(chǎn)生的熒光強度和形狀取決于組織的生化特征和形態(tài)結(jié)構(gòu)。組織在病變過程中會受細胞的新陳代謝、血液濃度、組織厚度等影響而發(fā)生改變，因此，可根據(jù)組織自體熒光特征的差異來區(qū)分正常組織和病變組織[6-10]。正常的黏膜在熒光內(nèi)鏡下呈現(xiàn)綠色熒光，糜爛、炎性反應(yīng)及良性潰瘍?yōu)闇\紫紅色，惡性病變呈現(xiàn)暗紅色或深紅色，潰瘍表面覆蓋著的白苔仍為白色，與周邊的正常黏膜區(qū)分明顯。

1.2臨床價值A(chǔ)FI已應(yīng)用于臨床且具有較好的臨床應(yīng)用價值，如對早期胃癌及癌前病變診斷、對結(jié)腸息肉的篩查、在早期結(jié)腸癌診斷中的應(yīng)用、輔助診斷乳腺癌等。Kara等[11]先后應(yīng)用熒光內(nèi)鏡和白光內(nèi)鏡檢查60例Barrett食管的患者，在AFI模式下，正常的食管黏膜表現(xiàn)為綠色，而可疑的腫瘤組織表現(xiàn)為藍色或紫色，研究者對Barrett食管患者先用白光內(nèi)鏡成像，選出內(nèi)鏡下可見的病變部位，再用AFI檢查出額外的病變組織。60例中，共檢出早期癌或重度不典型增生22例，其中常規(guī)內(nèi)鏡和熒光內(nèi)鏡均發(fā)現(xiàn)明顯異常后經(jīng)活檢病理檢查證實為早期食管癌和重度不典型增生14例，熒光內(nèi)鏡與白光內(nèi)鏡相比多檢出6處病變。施建平等[12]將AFI應(yīng)用于Barrett食管相關(guān)腫瘤的診斷，結(jié)果表明AFI對疑診為Barrett食管相關(guān)性腫瘤高級別上皮內(nèi)瘤變的假陽性率為40.5%(30/74)，陽性預(yù)測值為59.5%(47/74)，并將AFI聯(lián)合窄帶成像，其假陽性率由40.5%降低至14.9%，陽性預(yù)測值為59.5%，其結(jié)果表明AFI聯(lián)合NBI對高級別上皮內(nèi)瘤變檢出的敏感性高，特異性強，可明顯提高活檢的陽性率。

1.3優(yōu)勢和局限性AFI具有較多的優(yōu)勢，它能夠快速反映人體組織中內(nèi)源性熒光物質(zhì)和形態(tài)結(jié)構(gòu)的微小變化，對于提高Barrett食管及相關(guān)腫瘤診斷的靈敏度具有十分重要的作用。自體熒光不需要光敏劑，消除了光敏劑對人體的影響且不會傷害組織的生理狀態(tài)和正常細胞的生理功能，是一種無創(chuàng)性檢查。但AFI也有其局限性，目前，應(yīng)用的AFI對組織產(chǎn)生的自發(fā)熒光缺乏敏感性，圖像質(zhì)量有待進一步提高，且常受一些混雜因素的影響。由于自體熒光信號比較微弱，而且臨床醫(yī)師對顏色的判別存在主觀性等客觀原因，自體熒光技術(shù)對Barrett食管相關(guān)早期腫瘤診斷的特異性不是特別高，這在一定程度上限制了AFI在臨床上的推廣。

2　光學(xué)相干斷層成像(optical coherence tomography，OCT)

2.1特點OCT通過探測反射或散射回來的信號獲得組織結(jié)構(gòu)的斷層圖像，其成像的基本原理類似于超聲成像[13],與其不同的是OCT技術(shù)利用的是光波而不是聲波信號。OCT技術(shù)通過飛行時間法對樣品不同反射層的超短時間延遲進行測量。其利用參考光和樣品光的信號光脈沖序列間的干涉現(xiàn)象，來探測不同深度層的樣品結(jié)構(gòu)，然后通過探頭或樣品平移臺實現(xiàn)掃描，并將得到的信號經(jīng)計算機處理，從而得到樣品的斷層圖像[14]。OCT的橫向分辨率為15～25 μm，軸向分辨率為10～15 μm[15]。許多研究表明，OCT內(nèi)鏡能對在體的黏膜組織進行成像，如Barrett食管和食管腺癌，也可對Barrett食管高級別上皮內(nèi)瘤變等進行監(jiān)測[16，17]。OCT根據(jù)細胞學(xué)形態(tài)改變，即根據(jù)核質(zhì)比的變化而改變了光反射特征，在得到信號后再通過計算機處理得到相應(yīng)的圖像。

2.2臨床應(yīng)用Aaron等[14]應(yīng)用OCT對外科術(shù)后大體食管標(biāo)本進行成像，成像后再行組織病理學(xué)檢查，通過與病理結(jié)果相比較，總結(jié)出了正常食管黏膜、鱗柱狀上皮交界處、Barrett食管和食管腺癌的OCT成像特征，為后期的研究奠定了基礎(chǔ)。Poneros等[18]應(yīng)用OCT對Barrett食管進行成像并總結(jié)了相應(yīng)的成像特點：(1)缺乏正常的鱗狀上皮結(jié)構(gòu)或腺上皮的小凹和隱窩結(jié)構(gòu)特點；(2)出現(xiàn)了不規(guī)則的組織結(jié)構(gòu)和黏膜表面；(3)黏膜下存在腺體結(jié)構(gòu)。該研究發(fā)現(xiàn)Barrett食管的腺體結(jié)構(gòu)越不規(guī)則，其不典型增生的程度越高。Evans等[19]應(yīng)用OCT對177例內(nèi)鏡下疑診為Barrett食管的患者進行成像并根據(jù)成像特征對其做出了預(yù)診斷，通過與病理結(jié)果相比較，OCT診斷Barrett食管及相關(guān)病變的敏感性為85%，特異性為75%?？梢奜CT對診斷Barrett食管及其相關(guān)早期病變具有很大的潛力。

2.3優(yōu)勢和局限性O(shè)CT對Barrett食管及其相關(guān)腫瘤診斷的敏感度及特異性較高，且具有無創(chuàng)、分辨率高、即時組織病理學(xué)成像等優(yōu)點，因此在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域上有著很好的應(yīng)用前景。但由于其橫向分辨率較低而限制對細胞及亞細胞水平的成像能力，而這一點恰恰是發(fā)現(xiàn)不典型增生和早期癌變所必須的[14]。

3　共聚焦激光顯微內(nèi)鏡(confocal laser endomicroscopy，CLE)

3.1特點CLE是由微型化的共聚焦激光顯微鏡與傳統(tǒng)內(nèi)鏡整合而成的。其成像的基本原理是通過激光源發(fā)出的低能量激光經(jīng)光源針孔及透鏡聚焦于被觀察的組織表面，組織的反射光經(jīng)同一透鏡聚焦于觀察針孔形成點像，并通過針孔被探測器接收。這一光學(xué)設(shè)計使光源聚焦點與被觀察點位于同一平面內(nèi)，且光源針孔與觀察針孔必須同步運動才能獲得顯微圖像。捕獲的反射光經(jīng)數(shù)字化處理并重建得到反映被檢測物體某一層面的灰階圖像[20，21]。CLE可以在普通內(nèi)鏡檢查的同時觀察黏膜組織表面及表面下的組織顯微結(jié)構(gòu)，獲得放大1000倍的虛擬組織學(xué)圖像，因能清晰顯示正常細胞及亞細胞結(jié)構(gòu)，因此被譽為“光學(xué)活檢”。

3.2臨床應(yīng)用Wallance等[22]對內(nèi)鏡下疑診為Barrett食管患者的40個位點進行CLE成像，并點對點活檢。以病理結(jié)果為參考標(biāo)準(zhǔn)，選取20個CLE成像位點的圖片作為內(nèi)鏡醫(yī)師的視圖規(guī)范化培訓(xùn)。在前期培訓(xùn)的基礎(chǔ)上內(nèi)鏡醫(yī)師在雙盲情況下對剩余的20個成像位點的CLE圖片進行預(yù)診斷，再將預(yù)診斷結(jié)果與病理結(jié)果相比較。病理結(jié)果顯示20個成像位點里，11個有高級別上皮內(nèi)瘤變或浸潤性病變，內(nèi)鏡醫(yī)師檢出了10個，其敏感性為91%，特異性達到100%。可見CLE對診斷Barrett食管相關(guān)性腫瘤具有很高的準(zhǔn)確性和特異性。楊云生等[23]選取了普通內(nèi)鏡下疑診為Barrett食管的患者23例，對其中的73個位點進行了CLE成像，研究發(fā)現(xiàn)CLE對Barrett食管病變類型診斷的靈敏性為95.6%，特異性為96.4%，陽性預(yù)測值為97.7%，陰性預(yù)測值為93.1%，診斷準(zhǔn)確性為95.1%。李延青等[24]等比較詳細地描述了Barrett食管在CLE的上皮分型特點。2013年，Matthew 等[25]將CLE與靶向熒光分子探針相結(jié)合應(yīng)用于Barrett食管及相關(guān)病變的診斷，他們將ASY-FITC靶向熒光探針均勻噴撒于食管黏膜表面，5 min后進行CLE成像，結(jié)果顯示CLE能根據(jù)熒光信號的強弱來確定Barrett食管病變的部位、范圍及性質(zhì)。

3.3優(yōu)勢及局限性CLE作為一種新型的內(nèi)鏡分子影像學(xué)技術(shù)已迅速成為國內(nèi)外學(xué)者的研究熱點。因其能在內(nèi)鏡檢查的同時對在體組織進行即時的虛擬組織學(xué)成像，且敏感性、特異性均較高，這不僅減少了不必要的活檢，而且減少了患者的費用及等病理的時間。但CLE也有其局限性，如其成像深度有限，易受呼吸、胃腸道蠕動等因素的影響，設(shè)備成本高，對技術(shù)人員的依賴性大，因此在臨床應(yīng)用推廣上受到了極大的限制。

4　高分辨率光纖顯微內(nèi)鏡(high resolution microendoscopy，HRME)

4.1特點HRME是一種新的分子成像技術(shù)，能夠?qū)M織進行實時成像，從而實現(xiàn)亞細胞水平的組織成像[26-29]。HRME的成像原理是通過LED光源發(fā)出的激發(fā)光經(jīng)濾光片過濾，形成455 nm的窄譜段激發(fā)光，經(jīng)高分辨率光纖傳導(dǎo)至噴灑染色劑的生物組織產(chǎn)生515 nm激發(fā)熒光。熒光信號再通過高分辨率光纖返回，由物鏡放大，通過二向色鏡將激發(fā)光和熒光分開，從而只將熒光傳導(dǎo)至CCD芯片上進行成像，從而得到被檢測組織的細胞學(xué)圖像。該成像系統(tǒng)成像直徑為720 μm，空間分辨率為4.4 μm，攝像速度為17幀/S。

4.2臨床應(yīng)用近年來，國外學(xué)者已應(yīng)用該成像系統(tǒng)對臨床的多種疾病進行了研究，其中對結(jié)腸息肉的分型，中耳膽脂瘤的術(shù)前評估頭頸外科手術(shù)病變的切除范圍的評估、宮頸癌的篩查及診斷、口腔鱗狀細胞癌的成像等方面，均取得了很大的成就。2014年，Vila等[30]用HRME對Barrett食管及其相關(guān)腫瘤進行了在體的實時成像，他們選取20位沒有顯微內(nèi)鏡經(jīng)驗的消化科醫(yī)師和三位顯微內(nèi)鏡專家對Barrett食管的HRME成像進行觀察并做出預(yù)診斷，結(jié)果表明使用HRME設(shè)備對高級別上皮內(nèi)瘤變及食管癌診斷的整體敏感性為90%，陽性預(yù)測值為72%，陰性預(yù)測值為94%，在對相同疾病診斷的準(zhǔn)確性方面內(nèi)鏡專家與新手無顯著性差異。這些數(shù)據(jù)表明，在沒有顯微內(nèi)鏡專家的情況下，消化科醫(yī)師可通過HRME對Barrett食管相關(guān)性腫瘤的診斷具有很高的敏感性與特異性。

4.3優(yōu)勢及局限性HRME因其操作簡單、成本低、成像清晰、實時成像、在體無創(chuàng)光學(xué)活檢等優(yōu)點迅速成為國內(nèi)外的研究熱點。但該成像設(shè)備在成像過程中易受胃腸道蠕動，心跳、呼吸等因素影響產(chǎn)生運動偽影而降低了圖片的質(zhì)量，最終影響診斷結(jié)果的判斷。

以上講述了幾種內(nèi)鏡分子影像學(xué)技術(shù)在Barrett食管及相關(guān)腫瘤早期診斷上的應(yīng)用，這集中展現(xiàn)了這種新型成像技術(shù)具有實時、安全、無創(chuàng)、高靈敏度等優(yōu)勢。隨著越來越多消化系統(tǒng)腫瘤的生物標(biāo)志物、熒光標(biāo)志物和靶向探針的發(fā)現(xiàn)、合成，那么內(nèi)鏡分子影像學(xué)技術(shù)對Barrett食管及相關(guān)腫瘤診斷的敏感性和特異性會進一步提高。目前，內(nèi)鏡分子影像學(xué)雖處于起步階段，且存在一些不足，但它的問世標(biāo)志著內(nèi)鏡檢查從宏觀到微觀、從解剖到分子、從影像學(xué)到機能組織學(xué)的質(zhì)的轉(zhuǎn)變。隨著技術(shù)的不斷改進與優(yōu)化，內(nèi)鏡分子影像學(xué)技術(shù)在對提高消化系統(tǒng)疾病的診斷方面會有一個新的飛躍。

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(2015-10-28收稿2016-01-11修回)

(責(zé)任編輯武建虎)

首都臨床特色應(yīng)用研究(Z141107002514099)

舒娟，碩士研究生。

100039北京，武警總醫(yī)院消化內(nèi)科

劉海峰，E-mail:haifengliu333@163.com

R735.1