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检测和预防胃肠道恶性肿瘤是内镜检查的主要目标，其主要目的是识别和根除癌前病变。新兴的电子增强内镜成像技术不仅旨在检测早期和癌前病变，还旨在在内镜检查过程中准确表征和确认这些病变。
尽管离体组织学检查仍然是目前确认所有病变的标准，但已经引入了在持续内镜检查过程中对病变进行实时体内组织学检查或光学活检的概念。1体内组织学检查在繁忙的胃肠道内镜检查实践中可以发挥重要作用，不仅可以在决定是否需要切除之前诊断出原本意义不明的小病变，还可以在监测内镜评估期间进行活检并指导治疗决策，例如在炎症性肠病或巴雷特食管中。
电子增强内窥镜检查还有望提高病变的检出率。传统的白光视频内窥镜检查对于细微病变（例如扁平腺瘤和凹陷腺瘤）的漏诊率惊人。2即使是经验丰富的胃肠病学家也会漏诊 6% 的晚期腺瘤和 30% 的所有腺瘤。一些研究证实，尽管有结肠镜检查监测计划，但仍然会发生结直肠癌，尤其是在结肠右侧。5,6由于细微的发育不良和早期肿瘤病变在常规标准白光内窥镜检查中通常不易识别，因此电子增强内窥镜技术旨在提高其检出率。这些电子增强成像技术（包括宽场和点场（表 58.1））相结合，有望提高诊断率并允许体内组织学诊断，最大限度地减少不必要活检的负担，并立即做出最终治疗决定。
表 58.1 增强内窥镜成像方法
| 方法 | 技术 | 目标 |
|---|---|---|
| 广域电子增强技术 | 虚拟色素内窥镜：NBI、i-Scan、AFI | 增强粘膜对比度并检测扁平和凹陷病变 |
| 点场电子增强技术 | 基于内窥镜的 CLE、基于探头的 CLE | 体内组织学 |
AFI，自发荧光成像；CLE，共聚焦激光内窥镜检查；NBI，窄带成像。
广泛的图像增强内窥镜 (IEE) 技术包括传统的基于染料的 IEE 和色素内窥镜，以及光学方法，包括基于设备的窄带成像 (NBI) IEE、基于电子的光谱估计技术 IEE（例如富士智能色素内窥镜 (FICE) 和 i-Scan）以及自发荧光成像 (AFI)。这些技术与最近开发的高分辨率内窥镜一起使用。
所有视频内窥镜的关键元件是电荷耦合器件 (CCD)，这是一种由感光硅半导体组成的集成电路。CCD 表面由感光元件（像素）组成，这些感光元件会根据曝光量产生电荷，然后生成模拟信号，该模拟信号由计算机视频处理器进行数字化。标准视频内窥镜中的 CCD 像素为 100,000 至 300,000。这些标准内窥镜的焦距为 1 至 9 厘米，如果超出此范围，图像就会失焦。在过去十年中，已经开发出具有高密度 CCD（每个 CCD 600,000 至 100 万像素）的内窥镜，它们被称为高分辨率内窥镜。高分辨率内窥镜能够生成具有更高空间分辨率的高倍率图像，以检测粘膜腺体和血管结构中的微小异常。结合可移动式放大内镜，可以控制焦距，从而实现近距离（<3 毫米）的黏膜表面精细检查。此外，高分辨率内镜可将图像放大高达 150 倍，而标准内镜的放大倍数仅为 30 倍。
高清 (HD) 系统可在屏幕上显示 1080 条扫描线，而标准清晰度模拟系统则只能生成 576 条扫描线。这些高清内窥镜配备高密度电荷耦合器件，并结合高清 1080 线电视监视器，可生成空间分辨率更高的图像。近期的试验中使用了高清成像系统，在筛查结直肠癌风险处于平均水平的患者时，其腺瘤检出率高达 50% 以上。
一项对 2430 名患者进行的大型队列研究表明，与标准清晰度结肠镜检查相比，高清结肠镜检查具有更高的腺瘤检出率。12这种较高的检出率在较小的腺瘤（<10 毫米）和左半结肠腺瘤中最为明显。其他比较标准清晰度白光内镜检查和高清白光内镜检查的结肠镜研究显示出不同的结果。East 等人进行的一项研究对132 名接受常规筛查结肠镜检查的患者进行了研究，由一位经验丰富的专职内镜医师对11名患者进行检查，高清结肠镜检查的腺瘤检出率更高（71% 比 60%），但在 58 名高清患者和 72 名标准清晰度患者组中，这种趋势并未达到统计学意义。 Pellise 等人13 的研究纳入了 639 例接受常规筛查性结肠镜检查的患者，结果表明，使用高清结肠镜检出腺瘤（高清结肠镜，26%；标准清晰度结肠镜，25%）和所有息肉（高清结肠镜，43%；标准清晰度结肠镜，38%）的检出率与使用标准清晰度结肠镜相比，并无统计学显著优势。然而，这项研究的检验效力不足以检测出腺瘤患病率低于 30%（平均风险人群的典型值）的人群之间的细微差异。
需要进一步研究来确定在普通内镜实践中使用高清系统是否能独立提高肿瘤检出率。高清系统的另一个优势在于，它可以与任何广域图像增强技术（例如虚拟色素内镜NBI、FICE、i-Scan和AFI）或点域图像增强技术（例如共聚焦激光显微内镜(CLE)）一起使用，并且所有技术的组合可以更好地检出细微病变，并区分肿瘤性病变和非肿瘤性病变。
NBI（日本东京奥林巴斯公司）是一种虚拟染色内镜检查方法，它有可能提高对粘膜异常的检测，而无需耗时且不切实际地使用染色剂。NBI是目前研究最多的用于检测巴雷特发育不良和结直肠息肉的先进内镜成像技术（图58.1）。传统的白光内镜使用全可见波长范围（400至700纳米）来产生红/绿/蓝图像，而NBI结合放大内镜使用特殊滤光片照亮组织表面，该滤光片可缩小红/绿/蓝波段，同时增加蓝波段的相对强度。
图 58.1 A–D， Barrett 食管的高清 (HD) 白光图像和高清窄带成像 (NBI)，其中局灶性高度异型增生和粘膜内腺癌 ( A和B ) 以及结肠大型管状绒毛状腺瘤 ( C和D )。
该技术由 Gono 及其同事于 1999 年开发，是日本国立癌症中心东医院和奥林巴斯公司的联合项目。研究人员研究了传统内窥镜的各种变化，这些变化可能可以可视化与发育不良和浅表肿瘤发展相关的血管生成早期变化。使用滤光片，通过缩小激发光的红、绿、蓝成分的带宽并减少绿光量并消除红光来增加蓝光的贡献。由于光散射有限且穿透深度较浅，因此产生的“窄带”蓝/绿光可改善粘膜模式的成像。这种蓝光也被血红蛋白吸收（因为血红蛋白吸收带 [Soret 带] 位于 415 nm），可以最佳地检测粘膜腺体和血管模式以及与发育不良发展相关的异常血管的存在。
大量研究表明，该技术在评估上消化道病变（包括巴雷特食管发育不良和胃部病变）患者方面具有价值。Curvers 及其同事进行的系统评价总结了 NBI 在上消化道内窥镜检查中的表现和临床实用性，重点是癌前病变的初步检测以及肿瘤性病变和非肿瘤性病变的鉴别。
Wolfsen 及其同事对 65 名转诊接受 Barrett 发育不良评估的患者进行了一项前瞻性、盲法、串联研究，结果表明，在患有 Barrett 食管发育不良的患者中，与标准分辨率内镜检查相比，NBI 以更少的活检样本检测到了更多发育不良患者和更高级别的发育不良。具体而言，与标准分辨率内镜检查联合靶向活检加随机活检 (28 名患者 [43%]；P < .001) 相比，NBI 靶向活检在更多患者 (37 名患者 [57%]) 中发现了发育不良。NBI 还在 12 名患者 (18%) 中发现了更高级别的发育不良，而标准分辨率内镜检查联合靶向活检和随机活检均未检测到高级别的组织学病变 (0%；P < .001)。此外，与NBI引导活检（平均每例4.7个活检样本；P < .001）相比，标准分辨率内镜联合靶向活检加随机活检采集的活检样本更多（平均每例8.5个活检样本）。高分辨率内镜联合NBI能够以更少的活检样本在更多巴雷特食管患者中检出异型增生，这支持了该技术在监测评估中的作用。
NBI 技术还用于检测结直肠病变。最近的研究揭示了相互矛盾的结果，腺瘤检出率总体上没有提高。在 Adler 等人的一项研究中， 401 名患者中23 名被随机分配接受标准定义结肠镜检查或 NBI 结肠镜检查，研究初期就显示 NBI 组的腺瘤检出率高于标准组（23% vs. 17%），这表明引入新方法也会影响传统技术，从而产生学习效应。
使用NBI检测长期溃疡性结肠炎中的异型增生并未改善肿瘤检出率。East等人25的研究表明，NBI提高了患有遗传性非息肉病性结直肠癌综合征的高危患者的腺瘤检出率，这些患者再次接受NBI结肠镜检查后，检测到的腺瘤总数翻了一番。van den Broek等人22撰写的系统综述总结了NBI在结肠镜检查中的性能和临床应用数据。他们的综述并未显示使用NBI能显著提高腺瘤检出率，但证实了NBI在专家使用时对区分肿瘤性和非肿瘤性结肠息肉的价值。
NBI 的主要优势似乎不在于检测，而在于表征，因为 NBI 对于区分肿瘤性病变和非肿瘤性病变具有 90% 至 95% 的高灵敏度和 80% 至 85% 的特异性。根据现有研究，这种准确度水平与专家色素内镜医师的准确度相当。预计经过适当的培训，NBI 将被常规用于病变的鉴别和管理。
近期试验证实，在选定的高质量、高置信度存储图像离线解读病例中，NBI 对小结直肠病变（<10 毫米）的诊断具有极高的准确性。将置信度的概念引入了内镜结直肠息肉组织学解读。这一概念使得 NBI 能够以足够的准确度（>91%）识别无需切除的远端增生性息肉，并无需对 5 毫米或更小的息肉进行病理评估即可规划息肉切除术后随访。
Ignjatovic 及其同事的研究表明，对于小于 10 毫米的息肉，使用 NBI 作为虚拟色素内镜进行体内光学诊断，或在少数情况下使用染料基色素内镜进行诊断，是评估息肉特征的可接受方法。Wada 及其同事的研究表明，NBI 和色素内镜均可用于根据小凹模式和血管模式分析来区分肿瘤性和非肿瘤性结直肠病变。
Rastogi 等人还表明，使用简单的表面黏膜和血管模式分类，无需放大的 NBI 在预测腺瘤方面具有高度准确性，且显著优于高清白光成像。预计经过适当的培训后，NBI 将被常规用于更好地识别和表征病变。
荧光成像内窥镜技术利用荧光发射的差异来区分组织类型。当组织暴露于短波长光时，内源性荧光团会被激发，从而发射出波长更长的荧光（AFI）。由于正常、发育不良和肿瘤黏膜中内源性荧光团的变化，改变的自发荧光会反映在正常黏膜的伪彩色图像（绿色）以及不同色调的红/紫色发育不良或肿瘤黏膜的图像中。AFI 已被整合到三模态成像内窥镜中，该内窥镜将高分辨率白光内窥镜和虚拟色素内窥镜与窄带成像 (NBI) 相结合。
一项前瞻性随机研究显示，AFI 内镜检查显著提高了高危溃疡性结肠炎患者监测性内镜检查对上皮内瘤变的诊断率。然而，在同一组进行的串联结肠镜检查试验中，AFI 并未显示其能提高筛查性结肠镜检查的诊断率。
Curvers 及其同事发表了四个专家内窥镜中心在其非对照试验中使用三模态成像对 84 名巴雷特食管患者进行评估的初步结果。使用 AFI 后，发现患有高度不典型增生的患者数量从 53% 增加到 90%。使用 NBI 后，AFI 的假阳性率从 81% 降至 26%。同一研究小组最近发表了后续随机交叉试验，评估内窥镜三模态成像 (ETMI)，该技术结合了高分辨率内窥镜、NBI 和 AFI，用于检测巴雷特食管的高度不典型增生和早期癌症。与标准白光内窥镜相比，ETMI 系统提高了对高度不典型增生和早期癌症的靶向检测，尽管发现 NBI 在表征粘膜变化方面价值有限。根据这些结果，ETMI 不能取代随机活检来检测病变，也不能取代靶向活检来描述病变的特征。
同一研究小组随后在社区实践中开展了一项研究，比较了 99 例 Barrett 食管患者在社区实践中用 ETMI 和标准清晰度内镜检查检测肿瘤的作用。ETMI 具有显著更高的目标组织学产量，因为通过 AFI 可以额外检测到 22 处低级别上皮内瘤变、高级别上皮内瘤变 (HGIN) 或癌症病变。ETMI 和标准清晰度内镜检查的总体组织学产量（目标加随机）没有显著差异。在 24 例患者中，有 6 例仅通过随机活检诊断出 HGIN 或癌症，而在 24 例同时接受 ETMI 和标准清晰度内镜检查的患者中，有 7 例诊断出 HGIN 或癌症。与标准清晰度内镜检查相比，在社区环境中进行的 ETMI 并未提高对发育不良的总体检测。发育不良的诊断仍然需要通过随机活检识别出大量发育不良患者。
总体而言，AFI 在结直肠腺瘤诊断中的研究结果并不一致。Matsuda 等人的研究表明，与白光结肠镜检查相比，AFI 在右侧结肠中检测到了更多的息肉。van den Broek 等人评估了经验丰富的和缺乏经验的胃肠病学家对息肉鉴别的观察者间一致性和准确性，并证实 AFI 在诊断息肉方面的观察者间一致性和准确性高于 NBI。在一项随机前瞻性研究中，Takeuchi表明，带有透明罩的 AFI 结肠镜检查比不带罩的传统结肠镜检查检测到的结直肠肿瘤明显增多。总体而言，AFI 的研究结果并不一致，AFI 的未来应用仍有待确定。
迄今为止，结合AFI、高分辨率内镜和NBI的三模内镜系统的经验主要基于内镜专家对其在检测异型增生和癌症方面的应用的评估，并且前景广阔。然而，这些组合技术在常规内镜实践中的应用尚未得到研究。其临床适用性尚需进一步研究。
NBI 依赖于光源内的光学滤光片，而富士推出的 FICE 系统则基于计算光谱估计技术，通过处理反射光子来重建具有不同波长选择的虚拟图像。宾得公司开发了类似的系统 i-Scan。这两个系统都基于与 NBI 类似的物理原理，但不依赖于光学滤光片。由于粘膜中血红蛋白对光的吸收存在差异，这些系统可以增强组织微血管。
FICE 系统用于评估食管肿瘤，并显示在早期肿瘤的检出方面有所改进。41在这项前瞻性交叉随机先导研究中，对57名巴雷特食管患者使用常规醋酸染色内镜和 FICE 系统对 HGIN 或早期癌症的检出情况进行了比较。对于“每个病变”而言，染色内镜和 FICE 靶向活检对 HGIN 或早期癌症的敏感性为 87%（30 个病变中的 26 个）。计算机虚拟染色内镜是监测巴雷特食管的有益辅助手段，在检出 HGIN 或早期癌症方面似乎与常规染色内镜一样准确。
FICE系统可用于评估结直肠肿瘤。然而，Chung等人开展的一项前瞻性随机串联结肠镜检查试验显示， FICE技术在提高腺瘤检出率方面并未显著优于传统高分辨率内镜。FICE的腺瘤漏诊率与白光结肠镜检查相比无显著差异（6.6% vs. 8.3%；P = 0.59）。
在一项前瞻性随机试验中，Pohl 及其同事43比较了计算机虚拟染色内镜系统 (FICE) 与标准结肠镜检查和靛胭脂常规染色内镜检查等其他检查方式在低倍和高倍放大模式下对结肠病变组织学的判断效果。基于这项研究，FICE 系统能够识别可有效预测腺瘤组织学的形态学细节，其效果优于标准结肠镜检查，且与常规染色内镜检查相当。这些研究人员还发现，计算机虚拟染色内镜检查是监测巴雷特食管的有益辅助手段，并且在检测 HGIN 或早期癌症方面似乎与传统染色内镜检查一样准确。
Hoffman 等人的研究表明，高清内镜联合 i-Scan 技术在检出结直肠肿瘤方面显著优于标准电子结肠镜，并且能够预测已发现病变的组织学类型和表面强化情况。该研究还发现，高清内镜联合 i-Scan 技术在结肠镜检查中检出至少一处肿瘤的患者比例显著高于标准分辨率内镜（38% vs. 13%；P < .001）。使用 i-Scan 可以准确预测息肉的组织学，敏感性为 98%，特异性为 100%（95% 置信区间敏感性为 90.6 至 99.6，特异性为 92.8 至 100）。尽管 NBI、FICE 和 i-Scan 技术非常有前景，但仍需要进一步研究以评估它们不仅在三级转诊中心而且在常规内窥镜检查实践中的最终应用，以评估在检测和表征恶性胃肠道病变方面的效率和成本效益。
共聚焦显微成像 (CLE) 是一种新型工具，可在内镜检查过程中实时对胃肠道黏膜进行细胞和亚细胞水平成像，并可进行体内组织病理学分析。它可以用体内光学活检取代传统的活检。CLE 可使用美国食品药品监督管理局 (FDA) 批准的两种设备之一进行：基于内镜的 CLE 内镜显微成像系统（Pentax，新泽西州韦恩堡）和基于探针的 CLE 系统（Cellvizio；Mauna Kea Technologies，法国巴黎）。共聚焦系统已与虚拟染色内镜（NBI、i-Scan、FICE）结合使用，用于检测和表征细微的黏膜异常和边界清晰的病变。当检测到目标病变或黏膜异常时，可通过共聚焦系统对其进行分析，以进行体内组织学分析。
CLE 的原理是基于低功率激光对组织进行照明，从而在 1000 倍放大倍数下获得更高的空间分辨率。由于照明和检测系统位于同一平面，因此图像不会受到来自其他平面的光散射污染。为了获得图像，需要使用外源性荧光造影剂，例如荧光素（10% 溶液，静脉注射）、盐酸吖啶黄（局部外用）或甲酚紫（局部外用）。
静脉注射荧光素（1.0 至 5.0 mL 10% 溶液）可分布于整个毛细血管网络和结缔基质，而吖啶黄则在浅表上皮细胞和细胞核中积聚，这引发了人们对其潜在致突变风险的担忧，并限制了其更广泛的应用。一项横断面调查纳入了 16 家正在开展研究方案的国际医疗中心，共涉及 2272 例患者，结果显示静脉注射荧光素未报告严重不良事件。
大量研究支持将基于内窥镜和探头的 CLE 系统作为在各种临床环境中进行体内组织病理学研究的新工具，包括结直肠肿瘤（图58.2）、巴雷特食管和溃疡性结肠炎。研究表明，CLE 系统可以准确区分发育不良的巴雷特食管和非发育不良的巴雷特食管在初步试点研究中，Kiesslich 和同事46根据共聚焦血管和细胞特征制定了胃粘膜、肠上皮化生和肿瘤上皮的标准。它能够预测巴雷特食管发育不良与非发育不良，敏感性为 93%，特异性为 98%。
图 58.2 A–C，正常结肠粘膜、增生性息肉和管状腺瘤的共聚焦内镜图像（基于探针的共聚焦激光内镜）。
一项前瞻性随机交叉研究进一步验证了这些初步结果，该研究比较了标准内镜检查与随机活检以及内镜显微镜检查（基于内镜的CLE）与靶向活检。在16例患者中，CLE联合靶向活检使内镜下不明显的Barrett食管肿瘤的诊断率几乎翻了一番（从17%增至33%）。监测组的23例患者中有三分之二根本不需要进行任何黏膜活检，因为在内镜显微镜成像期间未发现肿瘤。CLE联合靶向活检也大大减少了每位患者所需的活检次数，并允许一些没有肿瘤的患者放弃黏膜活检。
另一种共聚焦系统——基于探针的共聚焦激光显像（CLE）——也已在巴雷特食管中进行了测试。Pohl 及其同事43制定了肿瘤性巴雷特食管的基于探针的 CLE 标准，包括不规则的上皮衬里、上皮衬里宽度不一、腺体融合、存在暗区以及不规则的血管模式。这些标准基于 15 例患者的 95 份活检标本制定，并在 23 例患者中进行了前瞻性验证，不仅评估了基于探针的 CLE 的准确性，还评估了观察者间的一致性。总体敏感性、特异性、阳性预测值和阴性预测值分别为 80%、94%、44% 和 99%，观察者间一致性良好（κ = 0.6）。随后，Wallace 及其同事50评估了内镜医师使用探针 CLE 预测巴雷特食管发育不良和发育不良的准确性，估计总体敏感性为 88%，特异性为 96%，观察者间一致性良好（κ = 0.72）。
基于探针的 CLE 标准最近也在一项大型多中心随机对照试验 (DON'T BIOPCE 试验) 中得到验证，该试验使用盲法内镜医师进行串联内镜检查程序，以评估基于探针的 CLE 以及白光内镜检查对检测巴雷特食管高度发育不良和早期腺癌的敏感性和特异性。52对39名巴雷特食管患者和 51 个可疑病变和 245 个随机位置的初步数据显示，白光内镜检查、白光内镜检查加 NBI 和基于探针的 CLE 的敏感性分别为 0.32、0.46 和 0.59，特异性分别为 0.92、0.91 和 0.89。
这两种系统都已被证明可以提高诊断结直肠肿瘤的准确性。47,49 Kiesslich和同事47发表了第一份报告，报告了 42 名患者在进行结肠镜检查期间使用基于内窥镜的 CLE 来诊断上皮内瘤变和结直肠癌。用亚甲蓝染色后，在结肠镜检查中发现了 134 个小病变（平均大小为 4 毫米）。借助共聚焦内窥镜，可以预测上皮内瘤变，敏感性为 97%，特异性为 99%（准确率 99%）。Buchner 及其同事49比较了虚拟染色内镜系统（NBI、FICE）和基于探针的 CLE 对结直肠息肉的分类，并证实了基于探针的 CLE 在准确区分肿瘤和非肿瘤病变方面具有更高的敏感性和相似的特异性。 Sanduleanu 及其同事53表明，基于内窥镜的 CLE 可以可靠地区分结直肠病变中的低度发育不良和高度发育不良，并且具有非常好的观察者间和观察者内的一致性。
染色内镜引导下显微内镜技术也已在长期溃疡性结肠炎患者中进行了评估。48结果证实，染色内镜技术可以高度准确地预测异型增生性病变的存在（敏感性 94.7%，特异性 98.3%，准确度 97.8%）。染色内镜技术可以确定染色内镜发现的溃疡性结肠炎病变是否应进行活检，从而提高诊断率并减少活检需求。染色内镜引导下显微内镜技术可能显著改善溃疡性结肠炎的长期临床治疗。尽管染色内镜引导下显微内镜技术取得了这些令人鼓舞的成果，但它主要在学术中心用作研究工具。
