电子染色内镜在上消化道中的临床应用现状

龚航 刘先丽 胡珍

近年来，消化道肿瘤的患病率、死亡率在世界范围内呈持续上升趋势，尤其是食管癌、胃癌以及结直肠癌在我国最为常见。累及消化道黏膜的疾病通常需要在消化道内镜检查下才能完成诊断，消化道内镜在消化道疾病的诊治中发挥了举足轻重的作用，目前已经广泛应用于食管、胃肠道黏膜及黏膜下病变的检查及治疗[1]。然而，普通的白光内镜有时无法准确区分某些病灶与周围正常的黏膜，容易造成漏诊。近年来电子染色内镜技术不断发展，如窄带光成像（narrow band imaging,NBI）、高清智能电子染色（I-Scan）、智能电子分光技术（flexible spectral imaging color enhancement,FICE）、蓝激光成像（blue laser imaging,BLI）以及新型的联动成像（linked color imaging,LCI）等，这些内镜技术已被证明可以提高诊断胃肠道黏膜病变的准确率[2]。其中NBI、I-Scan以及FICE等电子染色内镜技术仍存在部分区域像素、亮度不足等缺点，导致其对上消化道疾病的识别性能尚不能满足临床工作的需要[3]。而LCI作为一种新型改良的内镜成像技术，能显著提高对胃肠道黏膜病变的诊断效率和靶组织活检的准确率[4]。对此，本文主要就传统的电子染色内镜、新型LCI技术的原理以及在上消化道疾病诊治中临床应用进展作一综述。

1 NBI

NBI是第一代商业化的电子染色内镜技术[5]。NBI在基于普通的白光内镜基础上，通过红-绿-蓝光波滤过器只留下窄带光谱，其中通过蓝光滤过器后的窄波（400～430 nm）通过Hb的易吸收性（平均吸收峰值为415 nm），使其能够突显出黏膜表面毛细血管形态结构；然而，通过绿光滤过器后的窄波（525～555 nm）通过Hb的另一易吸收性（平均吸收峰值为540 nm）可渗透到黏膜深层[5]。由于NBI滤过后的红-绿-蓝窄带光对Hb具有不同的穿透力以及Hb对窄带光有不同的吸收性，使得消化道黏膜和浅表血管的对比增强，能更清晰地显示病变部位的范围、表面结构等情况。与碘染色相比，NBI对食管高度异型增生和食管鳞癌的诊断更具有优势，但对于低级别上皮内瘤变，NBI诊断价值不如碘染色[6]。根据NBI模式下食管病变黏膜表面情况和边界是否清楚以判定病变级别[7]：Ⅰ级为褐色区域明显且边界清楚，病变表明粗糙不平，有隆起或凹陷感；Ⅱ级为褐色区域淡且边界清楚；Ⅲ级为褐色区域较淡且边界不清；未见明显褐色区域为阴性。一项纳入320例经病理诊断为食管鳞状细胞癌患者的研究证实，NBI诊断食管鳞状细胞癌的灵敏度、阳性预测值、阴性预测值、准确率高达97.2%、90.4%、72.8%、88.9%，较白光内镜的灵敏度、阳性预测值、阴性预测值、准确率分别提高42%、1.2%、52.5%、32.4%（P＜0.01）[8]。另一项纳入 202例患者（伴有食管鳞状细胞癌高危因素）的前瞻性研究表明，NBI诊断食管鳞状细胞癌或高级别上皮内瘤变的特异度/准确率达到75.2%/77%，较碘染色内镜的特异度/准确率分别提高 11.2%/9%（P＜0.01）[9]。NBI也常用来描述早期胃癌的病灶特征，通过观察分界线以及黏膜上皮毛细血管网缺失情况、不规则血管网形态，以判断其良恶性。虽然NBI与白光内镜相比，分型的标准好，且对食管癌、胃癌的诊断具有更高的准确率和特异度，但准确分型需要有经验的临床医师，所以限制了NBI在临床中真正有效地发挥作用。

2 I-Scan

I-Scan包含3种不同的图像增强模式：表面增强、对比增强及色调增强。表面增强通过获取每个像素的亮度数据，对黏膜表面结构和病变边界进行详细的观察，从而获得明暗的对比；对比增强通过获取每个像素的亮度数据，向内镜图像相对暗的区域增加了蓝色光谱，从而详细观察黏膜表面的不规则形态及血管形态；最后，色调增强对内镜图像的红-绿-蓝光谱组分进行分析，通过系统软件针对性地改变每个组分的光谱频率，进一步将这些组分重组为最适合观察、没有明显延迟的彩色图像，从而增强了医师对黏膜微小结构和颜色细微变化的观察[10]。同时，I-Scan的3种图像增强模式可互相转换，减少了色素染色和活检次数，在提高早癌检出率的同时减少了患者的不适感。郭冬梅[11]的研究认为I-Scan诊断上消化道（食管、胃）早癌的灵敏度、特异度以及与病理的符合率方面高达90.2%、87%、88.6%，均明显优于白光内镜（均P＜0.05），且与染色内镜相近（P＞0.05），有助于病灶性质的判断和指导活检。Nishimura等[12]研究表明，I-Scan与白光内镜对胃癌的检出率无显著差异（91.7%比90.8%，P＞0.05），内镜初学者应用I-Scan模式对胃癌病灶大小的判断与有经验的临床医师相当（65.7%比71.1%，P＞0.05），而白光内镜则表现出显著差异（41.2%比79.5%，P＜0.05）。目前该技术对胃癌检出率、病灶大小的判断等方面尚未达到共识，缺乏循证医学证据，仍需要更多的实验数据支持。

3 FICE

FICE技术的原型是由日本富士能公司开发的一种新的诊断技术。FICE的原理是利用光谱分析技术对普通内镜图像进行处理和分析，并产生特定波长的光谱图像，然后利用不同的光谱图像组合产生FICE图像，观察胃黏膜和毛细血管流动的精细表面结构[13]。FICE技术与NBI相似，两者在胃肠道病变的诊断中都应用了多种波长，其中NBI使用的波长与Hb的吸光度相对应，对于肿瘤表面不规则微血管的显示非常好；然而FICE使用的波长与炎症或肿瘤改变的胃肠道黏膜的层流结构和血流有关[14]。Osawa等[15]将FICE技术应用到细口径胃镜并与常规细口径胃镜比较，发现胃癌病灶容易在FICE图像上显示为异常红色病变，易于识别癌性病变与周围黏膜分界，对周围萎缩性黏膜也有良好的识别性，结果证实FICE与常规图像相比，癌性病变与周围黏膜的中位色差更大（27.2比18.7，P＜0.05），颜色对比度更好。FICE可较好地检测“微小”食管炎、Barrett食管异型增生和鳞状细胞癌的病变，它的使用改善了早期胃癌的可视化，与传统染色方法相比，操作简便、图像分辨率高、侵袭性小。

4 BLI

BLI系统是首个以激光为光源的内镜[6]。BLI作为第2代图像增强内镜，其具有白光、BLI和蓝激光成像亮度（BLI-Bright）3种观察模式[16]，其原理是基于Hb对光的吸收特性和黏膜对光的反射，形成了用于观察和诊断表面微细血管和深部血管的内镜成像技术[17]。白光模式波长，可以穿透黏膜深层及深层血管，以便于观察到病变的外部结构，但对黏膜表面的微细结构变化难以清楚显现；BLI模式波长短，采用的是“窄带光观察用激光”，不可以穿透黏膜，但可以清晰的显示黏膜表面的微血管及微结构，对于观察病变的近端结构有着非常重要的意义[18]；BLI-bright模式可以使观察的视野更加明亮，对于观察较深病变和更精细的结构更加清晰[19]。Dohi等[19]研究结果显示，在127个检测到的疑似早期胃癌病变（32个癌症病灶和95个非癌症病灶）中，BLI放大内镜诊断的准确率、灵敏度和特异度分别较传统的白光内镜提高了20.4%、46.9%和10.8%。徐宏伟等[20]研究认为在BLI模式下仔细观察疑似食管癌病变部位上皮乳头内毛细血管袢特征和背景黏膜着色征，有助于早期识别食管癌及癌前病变，结果证实BLI对癌性病灶检出率、病灶边界的识别性明显优于白光内镜。BLI在没有放大内镜的情况下，仍然有助于早期食管癌的判断，消化科医师可在BLI与BLI-Bright模式之间切换，肉眼观察即可感受棕色食管鳞癌区域与周围正常组织产生强烈色彩对比。BLI结合放大内镜可见胃癌黏膜表面微结构不规则，与周围黏膜存在明显分界，对于早期胃癌的诊断明显优于白光内镜，与NBI结合放大内镜相似并更具优势、细致。

5 LCI

LCI是日本富士公司在首款激光内镜系统LASEREO基础上，改良得到的一种新型的图像增强技术，旨在更好地识别黏膜颜色的细微颜色差别。LCI类似于在BLI-bright模式下，将特定的短波长窄带光和白光同时平衡照射到黏膜表面，通过进一步的图像后处理技术，使得黏膜红色的部分更红，白色的部分更白，因而提高了对消化道黏膜细微病变的识别性[21]。

5.1 LCI在食管疾病中的应用 有临床研究表明，LCI内镜可对不同浸润深度的食管鳞状细胞癌计算CIE L*a*b*系统颜色值，发现癌肿局限于上皮/黏膜固有层与深达黏膜肌层相比有显著的颜色值差别（23.2±11.5比 33.4±12.0，P＜0.05），提示 LCI未来可能在食管早癌筛查中的临床作用[22]。然而，Osawa等[23]认为BLI对棕色食管恶性病变的识别性优于LCI，同时强烈建议将BLI-bright用于筛查早期食管癌。Deng等[24]研究发现，LCI联合白光内镜可有效提高对最小病变食管炎的检出率（LCI+白光内镜组48.9%，白光内镜组33.0%，P＜0.01），认为LCI联合白光内镜有效提高了观察者间的一致性和观察者内的可重复性。在Barrett食管方面，Takeda等[25]提出LCI相比于白光内镜更能有效提高短节段 Barrett食管的可见性[可见性评分：LCI（38.6±3.5）分，白光内镜（31.3±2.6）分]，其可见性的客观差别在初学者中尤为明显。

5.2 LCI在胃部疾病中的应用 Dohi等[26]报道了LCI诊断胃幽门螺杆菌感染的准确率、灵敏度、特异度分别为85.8%、93.3%、78.3%，白光内镜的分别为74.2%、81.7%、66.7%，其中LCI诊断胃幽门螺杆菌感染的准确率、灵敏度较白光内镜均提高11.6%、11.6%（均P＜0.05）。另有学者报道了BLI-bright、LCI、白光内镜诊断胃幽门螺杆菌感染的AUC分别为0.96、0.95、0.66，笔者认为BLI-bright、LCI都对胃幽门螺杆菌感染的诊断具有良好的效能[27]。Deng等[28]对1例胃黏膜相关淋巴组织淋巴瘤患者分别行白光内镜和LCI检查，白光内镜图像示在胃体大弯处有约15 mm“黏膜正常”的肥厚性胃褶皱，而LCI图像则表现为明显的红色区域，同时还在胃体大弯处发现直径约20 mm的扁平病灶。Kanzaki等[29]通过CIE L*a*b*颜色系统发现LCI、BLI-bright、白光内镜对早期胃癌患者的ΔE（病灶与周围黏膜的颜色值差）分别为11.02、5.04、5.99，笔者认为LCI对早期胃癌的识别性明显高于白光内镜。在萎缩性胃炎方面，有学者同样使用CIE L*a*b*颜色系统，结果提示无论胃幽门螺杆菌感染状况如何，LCI图像都能清晰显示病灶周围情况[30]。最近一项研究发现在LCI内镜下有一种“雾中紫色”的征象可能是胃肠上皮化生的特殊标志[4]。

6 结语

综上研究表明，目前电子染色内镜技术都是基于硬件及软件技术而不涉及染料的喷洒，从而深受临床医生的喜爱，但第一代电子染色内镜（NBI、I-Scan、FICE）有发展限制的缺陷，如NBI观察远处病灶时图像较暗，对于胃等较大器官远距离病灶的探查较为局限。BLI作为第二代电子染色内镜，尤其在BLI-bright模式下观察上消化道黏膜时可以产生更明亮、分辨率更高的图像，其对早期胃癌的检出率可能优于FICE。LCI相较第一代电子染色内镜以及BLI，其图形明亮度更高，还基于特殊的色彩处理增强了图像红色和白色部分的对比差异，对上消化道黏膜的观察更为精细。

通过消化道内镜提高对上消化道癌等疾病的检出率，能在早期发现病变并及时干预治疗，对患者生存质量以及生存率的提高具有重要意义。目前包括NBI、FICE等在内的第一代电子染色内镜尚不能满足临床工作的需要，其中新型的LCI技术可能有较好的临床应用前景，但目前相关研究较少，有待进一步评估加以证实。