细胞内镜在结肠病变中的应用进展

陈亚丽 尹跃霏 综述 张德奎 审校

(兰州大学第二医院消化内科，兰州 730000)

内镜检查的目的之一是早期发现恶性病变，但对一些小的、扁平或凹陷性肿瘤病变仍难以发现。细胞内镜(endocytoscopy,EC)可观察到亚细胞水平，多项研究[1～4]表明EC能清晰显示消化道黏膜细胞及细胞核、结构的异型性，为消化道疾病的诊治开创了新天地。本文对EC在结肠病变中的应用研究进行文献总结。

1 EC系统

EC是基于光学接触显微原理，在放大内镜基础上发展而来的一种具有超高分辨率、超高放大倍数的接触型内镜，利用活体染色和显微探针接触组织表面直接观察表浅上皮层细胞结构，与普通光学内镜相似，含光源和图像处理器[5]。有关EC的应用研究近年来较多，主要集中于消化系统，可观察到亚细胞水平[6]。

EC主要分为2类：导管EC和集成式EC，前者借助治疗内镜的通道进行检查。导管EC镜身总长380 cm，外直径3.2 mm，其中XEC-300可放大450倍(14英寸显示屏)或570倍(19英寸显示屏)，视野范围300 μm×300 μm；XEC-120可放大倍数1100倍(14英寸显示屏)或1390倍(19英寸显示屏)，视野范围120 μm×120 μm。集成式EC镜头位于镜身远端，视野范围可调节，镜身长103～133 cm，外直径10.7～13.6 mm[7]。第1代集成式EC有双重调节装置(XCF-260EC1)，最高放大580倍,观察组织深度50 μm，视野范围400 μm×400 μm，用单触开关调节后可从常规放大连续增加到超高倍放大观察，无须更换内镜。第2代集成式内镜(CF-Y0020-I)可放大380倍(电子放大600倍)，观察组织深度 50 μm，视野范围700 μm×600 μm(440 μm×380 μm)[5～7]。

为提高组织间对比需对病变染色，染色前用水或粘液溶解剂如10%N-乙酰半胱氨酸冲洗黏膜表面。3种染色方案(0.05%晶体紫、1%亚甲基蓝、0.05%晶体紫与1%亚甲基蓝)染色后核和腺体的可见度对比发现，0.05%结晶紫和1%亚甲蓝双染能快速清晰显示细胞核和腺体，是最佳的结肠黏膜染色剂[8]。双重染色法保证了细胞核的良好对比，染色约需1 min，这也是EC的一个缺点。

2 EC下结肠病变分类

2.1 EC下结肠黏膜分类(EC分类)

Sasajima等[1]根据结肠黏膜腺体及细胞核形态对结肠病变进行分类，EC0a：腺体均匀，腺腔圆形；EC0b：腺体均匀，腺腔锯齿状；EC1a：腺体均匀，管腔裂隙状，核梭形淡染；EC1b：腺体均匀，核大深染；EC2：腺体不规则，核大扭曲；EC3：腺体结构破坏，核大扭曲；EC0为非肿瘤性病变，EC1～EC3为肿瘤性病变[1]。Kudo等[2]改进了EC分类，EC1a：腺腔圆形，大小一致的梭形细胞核规律排列，代表正常黏膜；EC1b：腺腔窄，锯齿状，核小而圆密集排列，对应增生性息肉；EC2：腺腔裂隙状、平滑，核均一梭形或圆形，对应发育异常；EC3a：腺腔不规则、粗糙，核圆，量多，代表高级别异型增生和黏膜下癌;EC1b识别非肿瘤病变的敏感性为100%，特异性100%(P<0.05)；EC3a与异型增生和微侵袭黏膜下癌鉴别的敏感性为90.1%、特异性99.2%(P<0.05)。Rotondano等[3]报道EC分类与最终病理诊断的一致性很高，正常黏膜、低级别腺瘤、高级别腺瘤、浸润性癌的阳性预测值分别是100%、93.1%、90.1%、100%。以上研究均表明EC分类在区分肿瘤性与非肿瘤性病变中有很高的诊断准确性。

2.2 EC下血管分类

Kudo等[2]根据EC下结肠病变微血管状态将图像分3类，EC-V1：表面微血管模糊；EC-V2：表面微血管管径均匀，排列整齐；EC-V3：表面微血管扩张，管径和排列不规则，分别代表非肿瘤性病变、肿瘤性病变、浸润性癌。EC-V1诊断增生性息肉、EC-V3诊断浸润性癌的准确性分别是99%和88.6%。EC-V分类诊断所需时间比EC-C分类短[EC-V：(103.0±25.2)s vs. EC-C：(271.1±82.6)s，P<0.001]。

3 EC在结直肠病变中的应用研究

EC侧重于观察上皮表浅层细胞、细胞核、结构异型性，与组织病理学诊断过程类似，实现了即时活检。组织活检评估的病变范围有限，可能并不代表整个病变的病理诊断，EC可评估的病变范围相对较广，降低诊断误差。目前，EC在结直肠病变中的应用研究较多。

3.1 浸润性结肠癌

浸润性结肠癌有转移倾向，低风险黏膜下浸润癌行内镜下黏膜切除后长期预后较好。在肿瘤治疗前准确判断肿瘤浸润深度及预测转移风险对于决定内镜治疗或手术至关重要。EC下多因素分析表明：腺腔不清、核高度肿大、多层核对诊断黏膜下广泛浸润癌或更深程度浸润癌最具价值[4]。EC对黏膜下广泛浸润癌诊断的敏感性、阴性预测值和准确性均明显高于窄带成像和pit模式[4]。Sako等[9]报道EC可用于组织学评估表浅层的T1期结肠癌，腺体融合与淋巴结转移密切相关，建议此类患者行淋巴结清扫。

肿瘤浸润静脉或淋巴管是重要的转移危险因素。超高放大内镜结合窄带成像(endocytoscopic narrow band imaging，EC-NBI)能实时评估恶性肿瘤浸润深度、血管浸润情况，血管直径和大肠肿瘤微血管口径变化与侵袭静脉渗透深度有关，特别是在T1癌；原位癌与T1～T3期癌肿瘤血管直径及口径变化有显著性差异；T1期癌肿瘤血管直径越大，肿瘤血管管径变化越明显，与静脉渗透密切相关；T2、T3期癌中，较大的肿瘤血管管径变化与静脉渗透显著相关[10]。EC计算机辅助诊断系统(computer-aided diagnosis system for endocytoscopy，EC-CAD)无须染色即可观察病变，实时评估血管渗透或肿瘤浸润深度，依据设计的诊断程序直接得出肿瘤或非肿瘤性诊断，提高结肠黏膜下浸润癌的诊断水平[11]。Nakamura等[12]参照Kudo等[2]提出EC下血管形态分类方法，对EC-NBI下的微血管进行评估，结果显示血管口径扩张、微血管网缺失、血管口径变化、串珠征与黏膜下浸润癌高度相关；EC-NBI诊断黏膜下深部浸润性癌的敏感性、特异性和准确性分别为96.3%、97.1%和97%。Takeda等[13]定义EC-CAD诊断浸润性癌正确率≥90%为高可信度诊断，高可信度诊断浸润性癌的敏感性、特异性、准确性、阳性预测值和阴性预测值分别为98.1%、100%、99.3%、100%和98.8%。Misawa等[11]报道EC-CAD对结直肠病变总体诊断准确率高于内镜学员，与内镜专家诊断水平相似。

大肠侧向发育型肿瘤(laterally spreading tumor，LST)由于形态特殊,内镜下治疗较其他带蒂及较小的息肉困难,原则上转移风险低者可内镜下完整切除，肠壁浸润深度影响 LST 的治疗[14]。Kudo等[15]将直径>10 mm的肿瘤性病变按形态分为大肠侧向发育-颗粒型(LST-G)，大肠侧向发育-非颗粒型(LST-NG)，隆起型，凹陷型，他们认为EC是评价LST-NG病变浸润深度的一个非常有用的方法。EC诊断LST-NG病变准确率(90.5%)显著高于隆起型病变(80.6%，P<0.05)，对LST-NG病变的诊断准确率EC分类(90.5%)显著高于pit分类(79.3%，P<0.001)[15]。

3.2 息肉

结直肠肿瘤性息肉需要全部切除，因此，早期发现并区分不同类型的息肉，采取合适的治疗措施可能降低结肠癌发生率。EC-CAD通过分析核的特点能够即时对大肠息肉自动分类，识别肿瘤病变的敏感性高达92.0%，准确性达89.2%，诊断一个病变只需要0.3 s；EC-CAD对于极小息肉(≤5 mm)、小息肉(≤10 mm)诊断准确率分别是89% (95%CI：83%～94%)和89% (95 %CI：84%～93%)，明显优于非专家组内镜医师[73%(95%CI：71%～76%)，P<0.001；76%(95%CI：74 %～78 %)，P<0.001]，与专家组相当[90% (95%CI：87%～93%)，P=0.703；91% (95%CI：89 %～93 %)，P=0.106]。以上均表明EC-CAD能有效管理极小和小息肉，非专家内镜医师也能容易做出准确诊断[16]。

大约有20%的结肠癌由结肠锯齿状息肉发展而来[17]，因此，内镜下早期发现这些病变，采取积极治疗措施尤为重要。结肠锯齿状息肉分3类：增生性息肉、无蒂锯齿状腺瘤/息肉、传统锯齿状腺瘤，后2种极易发展为结直肠癌。增生性息肉和无蒂锯齿状腺瘤/息肉外观相似，普通内镜常难以区分。EC能清晰显示锯齿状息肉腺腔和核形状，增生性息肉腺腔多呈星型，核小而圆；无蒂锯齿状腺瘤/息肉腺腔多呈椭圆形，核小而圆；多数传统锯齿状腺瘤腺腔呈锯齿或绒毛状，核梭形，并且锯齿或绒毛状腺腔只见于传统锯齿状腺瘤，因此，区分传统锯齿状腺瘤和增生性息肉、无蒂锯齿状腺瘤/息肉的显著特征是梭形核，绒毛状或锯齿状的腺腔；椭圆形腺腔与星形腺腔分别是无蒂锯齿状腺瘤/息肉和增生性息肉的显著特点；以腺腔特点为重点的分类方式能鉴别无蒂锯齿状腺瘤/息肉与其他锯齿状息肉，敏感性为83.3%，特异性为97.8%[18]。无蒂锯齿状腺瘤/息肉是自下而上发生，在扩张腺管占据黏膜全层的病变中，EC诊断无蒂锯齿状腺瘤/息肉的有效性有限[19]。

隐窝扩张是无蒂锯齿状腺瘤/息肉的重要提示，Ogawa[20]对EC下腺腔实际扩张程度进行评估，无蒂锯齿状腺瘤/息肉和增生性息肉的腺腔面积分别是4152、2117 μm2。ROC分析显示管腔面积界值为3068 μm2时区分无蒂锯齿状腺瘤/息肉和增生性息肉的敏感性为80%，特异性为77.3%，准确率为78%，ROC曲线下面积为0.865。管腔面积界值≥556 μm2能准确区分增生性息肉与正常黏膜(敏感性98.5%，特异性100%，准确率98.7%，ROC曲线下面积为0.998)。

EC不仅有助于诊断肿瘤性病变，而且有助于非肿瘤性病变，如幼年性息肉(juvenile polyps，JPs)的诊断。JPs是一种错构瘤性息肉，是大肠癌的危险因素之一，常难与腺瘤、炎性息肉、增生性息肉伴炎性改变相鉴别。EC下JPs特征如下：扩张的腺管周围有正常腺细胞；腺体基底层间距离较大；炎细胞间质浸润[21]。

3.3 炎症性肠病(inflammatory bowel disease，IBD)

IBD包括溃疡性结肠炎和克罗恩病，有发展为结肠癌的风险。内镜对于IBD的早期诊断、炎症程度评估、治疗效果评价及预后判断均有重要意义。目前认为组织学缓解是炎症性肠病的治疗目标之一[22]，常规组织学检查需取组织活检，EC有超高的放大能力，可识别肠黏膜隐窝、炎细胞浸润、内皮细胞进而评估肠黏膜炎症程度。一项对40例IBD的研究显示EC识别炎症细胞的敏感性和特异性分别为中性粒细胞60%和95%、嗜碱粒细胞74.43%和94.44、嗜酸性粒细胞75%和90.48%和淋巴细胞88.89%和93.33%，EC与组织病理学对肠道疾病活动度分级的一致度达100%[23]。

EC下隐窝形状和间距、浅表微血管显示情况与组织病理分级相关。EC组织评分(endocytoscopy score，ECSS)定义为隐窝形状(0～3分)、隐窝间距(0～2分)、浅表微血管的可见性(0～1分)的总和[24]。Nakazato等[25]对64例临床和内镜缓解的溃疡性结肠炎进行EC检查，并计算ECSS和Geboes评分，2种评分系统对组织学缓解判断的一致性κ值为0.72，ECSS对组织学缓解判断的准确性更高，敏感性为0.77，特异性为0.97，诊断准确性为0.86。

Maeda等[26]根据EC-NBI图像能见度，毛细血管增加、口径扩张程度对图像分类如下：模糊，毛细血管不清晰；可见，毛细血管清晰可见；血管形成增加；扩张，毛细血管口径异常(血管口径是周围血管的3倍)。EC-NBI图像模糊不清表明疾病不活动，可见，血管扩张说明急性炎症活动。EC-NBI与组织学相关性很强(r=0.871，P<0.01)，对急性炎症诊断的敏感性、特异性、阳性预测值、阴性预测值分别是84%、100%、87.1%、100%和92.3%；诊断特异性、阴性预测值、准确性均优于传统内镜(P<0.001，P=0.001，P=0.047)。EC可能有助于炎症性肠病的黏膜炎症分级和临床治疗效果的判断，是可行、安全的内镜成像技术，但目前研究结果都是基于小样本、单中心研究，仍需要大宗、前瞻性多中心控制性研究进一步证实。

3.4 类癌

类癌的组织HE染色见肿瘤细胞核小，均匀、边界不清，胞质细小，呈小巢状和索状排列，EC下图像细胞巢含有小而均匀的细胞核，类似于组织病理学HE染色后的结果[27]。EC可能成为类癌有用的体内组织病理学诊断方法。

4 展望

EC作为一种新型内镜，具有一定的临床应用价值，可以实现亚细胞水平的观察，能够早期发现恶性病变，帮助临床医师早期采取恰当的诊疗措施，降低恶性病变的死亡率。但EC目前仍处于发展的早期阶段，尚未引入临床应用，在实际应用中仍存在较大困难，操作难度大等特点限制了其临床应用，还需要不断发展完善，提高其临床易用性。我们期待在不久的将来EC能够实现临床应用。