内镜与肿瘤标志物对早期胃癌诊断的研究进展

孙思远，付敏，邹晨

镇江市第一人民医院（江苏大学附属人民医院）普外科，江苏镇江212002

胃癌是消化道系统最常见的恶性肿瘤之一，其发病率在全球恶性肿瘤发病率中位于第五位，死亡率居第三位，东亚地区胃癌发病率为东欧地区的近2倍［1］。早期胃癌的定义最早由日本内窥镜协会于1962年提出，并于1965年完善，是指病变局限于胃黏膜层或黏膜下层，且不论有无淋巴结转移。大部分早期胃癌经规范治疗后可以达到根治的效果，有效改善患者的生存质量。日本研究显示，早期胃癌患者的5、10年生存率超过90%；而在西方的研究中，5年生存率与日本的数据存在一定差异，为68%~92%［2］。早期胃癌起病较为隐匿，其诊断较进展期胃癌困难。因此，如何更加准确地诊断早期胃癌并进行有效治疗尤为重要［3］。目前早期胃癌的诊断主要分为两大方向，一是以东亚地区为代表的依赖于内镜技术的病理活检诊断，二是以欧美为代表的检测肿瘤标志物的间接诊断。本研究对目前诊断早期胃癌的技术进展进行综述。

1 内镜诊断

由于内镜下可直视病灶，且可以对病灶取材进行病理活检，内镜诊断已逐渐成为胃癌的主流诊断方式。近年来，由于内镜技术的发展与普及，胃癌的早期诊断有了很大进步，病死率也有一定下降［4］。在早期胃癌的诊断方面，当前主要的内镜诊断技术包括白光内镜成像（WLI）、窄带成像（NBI）、链接彩色成像（LCI）和蓝激光成像（BLI）以及人工智能（AI）辅助下的内镜技术等。

1.1 WLI 由于具有可操作性、短时效性和低成本性，传统WLI诊断已经成为目前胃肠道黏膜病变的标准诊断方法。在WLI下，正常胃黏膜是光滑的，颜色呈丝绒状的红色，集合小静脉规则排列在胃皱襞间［5］。根据WLI结果，日本内窥镜学会在1962年提出了早期胃癌的分型，主要包括0型（表面型）、1型（肿块型）、2型（溃疡型）、3型（浸润性溃疡型）、4型（弥漫性浸润型）和5型（无法分类）。2002年提出的巴黎分型规定了消化道浅表病变的内镜下通用分型，目前已成为内镜下和宏观评估消化道病变的标准［6］。在日本分型的基础上，巴黎分型将0型病变进一步分为息肉样病变和非息肉样病变，息肉样病变又可分为有蒂的（0-Ⅰp）、无蒂的（0-Ⅰs）或半有蒂的（0-Ⅰsp）。非息肉样病变又可分为扁平性病变（0-Ⅱ）、溃疡性病变（0-Ⅲ），扁平性病变可以是轻微隆起（0-Ⅱa）、黏膜水平（0-Ⅱb）、轻微凹陷（0-Ⅱc），其中0-Ⅱb型病变最难发现，且易被误诊为萎缩性胃炎［6］。研究发现，70%~80%的早期胃癌为0-Ⅱc型病变，且0-Ⅱc和0-Ⅲ型可能与黏膜下浸润有关［7］。由于巴黎分型可更加详细地评估病变的浸润深度及出现多种混合性病变时的分型，越来越多的临床医师选择使用巴黎分型诊断并评价早期胃癌［6］。

1.2 NBI 虽然目前内镜诊断早期胃癌的标准是使用WLI，但WLI诊断早期胃癌的灵敏度并不令人满意［8］。NBI创新性地使用了光学图像增强技术，与WLI相比能更好地显示组织表面的结构和血管。NBI使用的是峰值为415、540 mm的窄带光，波长较可见光短，对组织的通透性低，与血管中的氧化血红蛋白的峰值吸收区域重合。因此与周围组织相比，黏膜毛细血管呈低信号，更易观察黏膜表面的结构［9］。而将NBI与放大内镜（ME-NBI）相结合，可准确评估胃肠道病变，并且可通过新生血管的形成与否早期发现并区分组织的肿瘤区与非肿瘤区［10］。Meta分析提示，ME-NBI对早期胃癌的诊断准确率达92.4%，且在确定早期胃癌的肿瘤组织边缘方面表现出色。同时，还可用ME-NBI来评价内镜下黏膜剥离术后切缘的阴性和阳性切除率，分别为97.4%、2.6%［11］。与WLI相比，第一代NBI提高了浅表肿瘤的检出率，但是在胃内进行检查与诊断时往往会出现视野较暗的情况，导致肿瘤表面的黏膜微结构可视性较差，不适合作为早期胃癌的筛查手段。在此基础上诞生了第二代NBI，具备更高的图像分辨率及更亮的视野［12］，更加适用于早期胃癌的筛查。

1.3 LCI和BLI LCI和BLI的短波发射强度远高于WLI。LCI和BLI在410 nm（蓝紫色）和450 nm（蓝色）的短波波长下具有更高的强度，能够更加清晰地描绘包括微观结构在内的黏膜表面的图像。因此，相比于WLI具有更好的可视化效果，特别是410 nm波长，能够反映黏膜表层的微结构和微血管。发射强度的差异在很大程度上影响了黏膜表面图像的颜色和结构，LCI显示的黏膜颜色与WLI相似，但由于不同波长的发射强度不同，LCI可以产生更多的黏膜颜色图案。在这几种技术中，BLI具有最高的发射强度，能够将黏膜表面的细节进行最大化的成像，因此BLI能够将病变与其周围黏膜形成高颜色对比，在检测胃恶性病变、识别病变与正常组织分界线方面具有优势［13］。相比于WLI和NBI，LCI亮度更高，因此在筛查胃肠道病变时最为有用，即使是应用于像胃这样的宽腔器官的远处病变筛查，也有较好的显示效果［13］。LCI能够更好地显示病变与周围黏膜的颜色差异，大多数早期胃癌LCI下的表现为橙红色或橙色，与周围紫色黏膜具有强烈的颜色对比，无需放大视野即可快速识别早期胃癌病灶。除此之外，LCI还能够检测到多种易被WLI遗漏的扁平样肿瘤，在高对比度的情况下，这些肿瘤的周围可以见到暗紫色的黏膜［14］。关于早期胃肠化生的诊断，在WLI内镜下胃肠化生呈灰白色结节样改变，诊断的灵敏度低于组织病理检查诊断，因此不利于肠化生的早期筛查；而在LCI和BLI内镜下，这些病变呈现绿色或紫色的改变，这种高色差可有效帮助临床医师识别肠化生区域，并进行取材诊断。前瞻性研究发现，在识别病变与正常组织方面，LCI与WLI相比有更大的颜色差异（包括扁平型癌）和更高的对比度；在42例WLI下病变与周围黏膜颜色相似的病例中，有38例（90%）被LCI明确识别为橙红色或橙色病变；除此之外，48个紫色黏膜病灶中的40个经活检诊断为肠化生（准确率83%），且紫色黏膜的绝对颜色分量值与非紫色黏膜有显著差异［15］。

1.4 AI辅助技术 尽管现在的内镜技术已经愈发成熟多样，内镜检查的质量和诊断准确性仍依赖于医师的操作和主观判断，即使经验丰富的医师依然避免不了误判的发生。因此，在内镜诊断中逐渐引入AI［16-17］。目前AI在内镜诊断中的应用主要是通过深度学习，让系统分析大量的内镜图像，使用特定的算法提取图像中的临床特征，再根据这些积累的临床特征对新获取的临床图像直接进行诊断［18］，这一诊断模式已经被证明具有巨大的临床应用潜力。卷积神经网络（CNN）是目前应用最广泛的AI网络模型之一。IKENOYAMA等［16］使用2 639例胃癌患者的13 584张内镜照片作为数据集（其中包括10 474张早期胃癌的照片）对CNN进行了训练，训练完成后使用另外一个独立的数据集（140例患者的2 940张内镜照片）进行测试，将CNN与内镜医师的诊断结果进行对比，发现CNN的诊断灵敏度高于经验丰富的内镜医师，且诊断时间非常短；但CNN的阳性预测率和特异度低于内镜医师。如果未来能够将内镜医师的诊断与高灵敏度的CNN有效结合，会提升整体的诊断能力。除此之外，AI系统的另一个重要功能是能够快速识别胃的解剖位置，可帮助内镜医师节省大量学习时间，快速定位解剖位置，识别异常的病变组织并进行正确诊断。

2 肿瘤标志物

由于内镜检查属于侵入性检查，因此，在欧美国家，医师和患者更倾向于采用非侵入性的肿瘤标志物来诊断胃癌。然而，传统的肿瘤标志物如CEA、CA19-9、CA72-4、CA12-5等主要用于诊断中晚期肿瘤及监测肿瘤的治疗与预后，对于诊断早期胃癌无明显特异性［19］。因此，新型的肿瘤标志物如胃蛋白酶原（Pg）、胃泌素17（G-17）、自身免疫性胃炎抗体、液体活检等逐渐兴起。

2.1 胃黏膜萎缩标志物 Pg是胃蛋白酶的前体，最早由Michael Samloff在1982年提出可作为血清标志物用来监测胃黏膜变化［20］，但是由于Pg是胃黏膜萎缩的标志，因此仅能作为诊断胃癌的间接标志物。Pg主要包括两种同工酶原，分别是Pg I、PgⅡ。Pg I主要由胃底和胃体的酸性腺体分泌，而PgⅡ除了由广泛存在于整个胃的各类腺体（胃底腺、贲门腺和幽门腺等）分泌以外，也能由十二指肠上段的布伦纳氏腺分泌［21］。由于血清Pg I浓度因胃黏膜分泌能力受损而降低，而PgⅡ的分泌受影响较小。因此，Pg I/PgⅡ降低被认为是胃黏膜萎缩的标志，可用来反映早期胃癌的病变严重程度。对照研究发现，胃癌组血清Pg I/PgⅡ低于对照组、萎缩性胃炎组，萎缩性胃炎组血清Pg I/PgⅡ低于对照组。因此，血清Pg I和Pg I/PgⅡ降低可能是胃癌发生的重要危险因素，且早期胃癌患者Pg I/PgⅡ高于晚期胃癌患者，这意味着血清Pg I/PgⅡ水平还可应用于胃癌的临床分期［22］。此外，因血清G-17的水平在胃窦部萎缩时也会下降，有专家建议将Pg、G-17和幽门螺杆菌抗体联合检测应用于人群早期胃癌的筛查［23］。然而血液循环中的G-17水平对一些生理刺激包括食物和药物摄入（如质子泵抑制剂等）很敏感，可能会影响此联合诊断的准确性。抗胃壁细胞抗体（APCA）是自身免疫性胃炎的标志物，而自身免疫性胃炎的患者患胃癌的风险会增加，血清APCA水平可间接判断胃癌患病风险，在临床上，APCA阳性的患者还可能表现为先于胃癌出现的恶性贫血［24］。此外，反映胃黏膜萎缩的标志物还有胃饥饿素和三叶因子3（TFF3），但相关研究较少。虽然在胃癌组织中几乎无胃饥饿素的表达，但研究发现，胃贲门癌中血清胃饥饿素处于低水平［25］。因此，可以认为血清中胃饥饿素与胃癌的发生有一定相关性。TFF3被认为是一种有前途的胃黏膜萎缩和胃癌的非侵入性生物标志物，研究发现，胃癌患者中TFF3水平明显高于对照组，研究建议将Pg和FFF3联合检测用于胃癌的早期筛查［26］。

2.2 液体活检 近年来出现了多种新兴的基于血液的生物标志物检测，通常被称为液体活检，这些技术可用来分析肿瘤细胞或肿瘤细胞衍生物［27］，常见的有细胞游离RNA（cfDNA）、循环肿瘤DNA（ctDNA）和细胞外囊泡（EV）等。

2.2.1 cfDNA 2008年，MITCHELL等［28］发现，miRNA可从癌细胞释放到血液中，在血液中保持稳定，并能被PCR法检测到，其表达水平与肿瘤的分期、侵袭性及预后相关。近年来，miRNA、lncRNA等与胃癌的相关研究不少，但只有少数研究证实其发现有临床意义，而大部分研究却产生了相互矛盾的结论。这些研究的不一致性和重复性较差，并且缺乏相应的前瞻性研究证据［29］，因此并未广泛应用于临床。在真正将其应用于临床前还需进行大规模的前瞻性临床研究，并与现有的生物标志物进行对比，才能最终选择出适用的检测对象。

2.2.2 ctDNA DNA片段从体内各种类型的细胞释放到循环系统中，在癌症患者中，有一部分cfDNA来源于肿瘤细胞，被称为ctDNA。ctDNA可用于检测肿瘤细胞中的体细胞点突变、重排、拷贝数变化和甲基化标记，且在各期肿瘤患者中均可检测到ctDNA，不过在早期肿瘤患者的cfDNA总库中，ctDNA的比例通常较低。目前的检测方法有液滴数字PCR（ddPCR）、新一代测序技术（NGS）、CancerSEEK、PanSeer等新技术，这些检测方法有较高的灵敏度和特异度，在临床上有广阔的应用前景［29］。

2.2.3 EV EV是指各种膜结合的囊泡，包括外泌体、微囊泡和凋亡小体等，从细胞中自然释放到细胞外。包括胃癌在内的多种癌症患者体液中均发现EV水平升高［30］，但其与肿瘤相关的诊断特异度目前还未得到充分证实，研究发现，EV中含有肿瘤细胞来源的分子，提示可将EV用作肿瘤的衍生标志物来进行检测。目前关于早期胃癌患者循环中EV的研究较少，有研究显示其具有很高的诊断价值［31］，但尚不够深入，期待未来有更多的研究进一步证实其作用。

总之，早期胃癌诊断的相关研究仍在进行，每年有大量的诊断技术被报道。无论是已经成为内镜诊断标准的WLI，可以进行图像增强的NBI，还是显示内容更为丰富的LCI和BLI，以及结合各种内镜诊断技术并且能够快速诊断的AI技术，还有各种新兴的肿瘤标志物的出现，都已经或正在被更多的医师和患者接受。以上研究为胃癌的早期诊断及早期治疗提供了充足的保障。但由于缺乏临床研究来进一步验证新兴技术的应用效果，因此，距离新兴技术真正应用于临床还有很长一段路要走。虽然，诊断技术越来越丰富多样，但如何通过有效的诊断技术实现早期胃癌的早发现与早诊断，还需要临床医师根据实际情况选择适用的诊断方法。