电子内镜窄波成像技术的原理特点及临床应用

郭嘉杰 江贵平 南方医科大学 （广州510515）

1.前言

电子内镜是消化道疾病诊断的主要手段和工具，而消化道早期病变的诊断是临床医学最为关注的领域之一。为了进一步提高消化道早期癌和癌前病变的检出率，一系列新的电子内镜技术应用于临床，为消化道良、恶性疾病的早期发现提供了新的方法。窄波成像（Narrow Band Imaging，NBI）技术就是其中一种光学图像增强技术，它可以显著提高消化道黏膜表面结构的观察水平，并具有类似染色内镜图像效果（称之为“电子染色”），现已广泛用于消化内镜的临床诊断。

2.窄波成像技术的原理

普通电子内镜的成像原理（见图1）：氙气灯产生白光并透过红、绿、蓝（RGB）三原色广谱滤光片，分解为红、绿、蓝的光线照射到器官组织上并反射，由电荷耦合元件（CCD）按三原色（RGB）顺序分别成像，CPU 将3 种颜色进行处理、重建，最终形成高品质的图像，传送至监视器上显示[1]。

图1. 普通电子内镜原理

图2. 窄波成像系统原理

窄波成像技术的原理（见图2）与普通电子内镜的成像原理相似，区别在于NBI 光源系统采用窄带干涉蓝/绿滤光片，产生中心波长分别为415nm、540 nm，带宽为30 nm 的蓝绿窄带光波作为光源照明，并配套放大内镜进行诊断[2]。

3.窄波成像技术的特点

普通电子内镜的特点是：普通电子内镜采用的是广谱滤光片，覆盖了可见光400nm～800nm 波谱范围，且成像时利用三原色信号重建图像，因此，图像的颜色还原性强，图像色泽逼真，清晰度较好，但不能提高毛细血管和皮下微血管的对比度。

图3. 光波波长与组织器官吸收特性的关系

图4. 窄波成像技术的特点

可见光谱中，光子渗透到黏膜组织的深度取决于光的波长，波长越大，黏膜渗透深度越深（见图3）。此外，组织器官中血红蛋白是吸收可见光的主要物质，其对红光基本上不吸收，但对蓝光、绿光吸收率却很高[3～7]。因此，415 nm 的蓝光仅能到达消化道黏膜表面，被浅表毛细血管吸收，而540 nm 的绿光能被黏膜下微血管所吸收。图像效果是，在黏膜表面的浅表毛细血管显示为棕色，在黏膜下微血管显示为青色。以上就是NBI 光源系统选定415nm 和540 nm 的窄带光作为照明光的原因。

窄波成像技术的特点：（1）NBI 特别采用了符合黏膜组织及血色素光谱特性的窄波光，由于消化道内壁黏膜上毛细血管内的血色素拥有很强的吸收窄波光的能力，通过血色素的强吸收和黏膜表面的强反射形成的鲜明对比，血管形态和黏膜构造被清晰的展现出来，它能够强调血管和黏膜表面的细微变化，图像的对比性能得到改善（见图4）；（2）轻按一键即可实现普通电子内镜与NBI 成像的切换，能够随时获得高对比图像，结合普通电子内镜出色的可视性，可提高诊断的准确性；（3）NBI 是通过在光源系统增加滤光功能，结合图像处理装置的控制和处理功能实现的，因此实现NBI 功能不必重新购置特殊内镜，可充分 利用现有的电子内镜。

4.窄波成像技术的临床应用

4.1 喉咽癌

喉咽癌早期发现困难，多数患者确诊时病期较晚，病变范围较广泛，不仅生存时间明显缩短，而且手术切除范围大，常导致患者吞咽和发声功能丧失，严重影响患者的生活质量，因此临床工作者积极探索喉咽癌早期诊断的新方法。中国医学科学院肿瘤医院倪晓光博士等利用普通白光内镜和NBI 内镜分别对46 例咽喉癌患者的鼻咽、口咽、喉咽和喉部进行观察。结果发现，在浅表型病灶中，NBI 内镜在血管形态及病变边界的显示上都明显优于普通白光内镜（P<0.001），能够明显提高对重度不典型增生和原位癌的检出率（P<0.05）。NBI 内镜能够通过清晰显示黏膜表面的微细血管形态和病变边界提高对早期喉咽癌的检出能力，从而有利于喉咽癌的早期发现和治疗[8]。

4.2 Barrett’ s 食管

Barrett’ s 食管（Barrettcs esophagus,BE）指食管下段正常的鳞状上皮被柱状上皮所取代的病变，柱状上皮为贲门黏膜上皮或胃底黏膜上皮，常伴有特化性肠上皮化生（Specialized Intestinal Metaplasia, SIM）。目前认为它是一种癌前病变，可恶化成腺癌。普通内镜下SIM 的鉴别较为困难，通常采用多点随机活检的方法。NBI 应用于临床后发现，在NBI 内镜下病变轮廓变得非常清晰，特别是更容易发现具有不规则粘膜结构和异常毛细血管形态的高度异型增生和早期癌，其敏感性可达94%～100%，而特异性为76%～99%。对于鳞柱状上皮轮廓、腺管开口形态及毛细血管结构形态，NBI 优于常规白光，能够提高发现病变的几率[9]。

4.3 慢性胃炎、胃癌

目前癌发生学中普遍认为胃癌是由慢性胃炎—萎缩性胃炎—胃肠上皮化生—非典型增生进而发展为胃癌的，慢性萎缩性胃炎伴胃肠上皮化生（GM）是公认的癌前病变之一。天津市第一中心医院消化科马桂凤主任医师等对萎缩性胃炎患者常规行NBI 检查，发现NBI 下对于淡兰色嵴样结构诊断GM 的敏感性为84.95%，特异性为91.36%，阳性预测值为91.86%，阴性预测值为84.09%。他们认为，NBI 内镜能清晰显现表浅的胃黏膜和毛细管的情况，从而发现一些普通内镜难以发现的病灶，能更加精确的引导活检，可提高疾病的诊断率[10]。

4.4 大肠肿瘤

大肠恶性肿瘤起源于粘膜上皮或粘膜下间叶组织。其中由粘膜上皮发生的恶性肿瘤统称为大肠癌。内镜下鉴别肿瘤和非肿瘤是判断需要治疗与否的重要标准，目前常用染色内镜提高平坦型病变和早期癌的诊断精确度，但染色内镜需要配合染料，过程繁琐，花费时间长。NBI 内镜操作方便，耗时少，逐步替代染色内镜应用于临床诊断。南方医科大学南方医院消化内科姜泊主任医师等对NBI 内镜与染色内镜用于大肠肿瘤的诊断作了对比研究，研究发现用NBI 检查肠黏膜表面结构和毛细血管结构显示明显增强，NBI 对腺管开口分型的诊断优于普通内镜（P<0.01），与染色内镜相似（P=0.344）。NBI 对大肠肿瘤性病变诊断符合率、敏感性、特异性分别为91.8%、91.4%、92.4%；染色内镜诊断符合率、敏感性、特异性为82.3%、83.5%、80.9%。NBI 对大肠肿瘤病变诊断的符合率、敏感性、特异性明显高于染色内镜（P<0.01）。研究表明，在诊断肿瘤性病变中NBI 内镜较染色内镜有更高的准确性，在敏感性和特异性方面也高于染色内镜，因此NBI内镜可用于区分消化道肿瘤性病变和非肿瘤性病变[11]。

5.NBI 的不足与展望

NBI 的使用仍受限于一些客观因素，以及其图像的临床意义有待进一步确证。例如：1、在NBI 内镜下肠液显示为类似血液的淡红色混合液体颜色，当肠道里的粪水泡沫较多时，容易与微出血混淆，粪便的颜色显示为红色，与息肉相近，因此易导致误诊或漏诊，所以良好的肠道准备是NBI 观察的前提[11]，而检查过程中常常需要反复冲洗、吸引方能达到满意的观察效果。2、为得到更好的亮度和分辨率的图像，NBI 需要与具有较强放大功能和足够像素的内镜配合使用。3、NBI不能作为诊断消化道病变的“金标准”，而且在结果的诠释上还缺乏公认的判别标准，对其临床意义的评估仍缺少大规模的临床随机双盲对照实验。

随着NBI 技术的推广和普及，上述的情况有望在不久的将来得到完善和解决。而NBI 内镜可显著提高消化道黏膜表面结构的观察水平，能够更加精确的引导活检，可提高消化道病变的检出率的优势已得到认可，结合其无可比拟的简易操作性，相信NBI 技术将在临床上得到更广泛的实践和应用。

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