微型胃腸鏡的發展和展望

薛春香

幾十年來，胃腸內窺鏡檢查已經成為診斷和管理消化系統疾病實踐中的重要組成部分。自從這一新技術應用以來，已經采取了各種方法去提高其安全性，并對其可以進一步發揮的作用提出了挑戰，其中一個方面旨在促進解決各種臨床問題的微型內窺鏡的發展。微型內窺鏡設備的發展在很大程度上取決于光學技術的發展及其在臨床中的應用。

在臨床實踐中，使用較小口徑的內窺鏡裝置可以使侵入性胃腸道手術的耐受性和安全性得到改善，使藥物更好吸收，后續更好護理，有利于更廣泛地進行各種胃腸道疾病的人群篩查。然而其需要較少鎮靜和較少并發癥的優點增加了有關微型內窺鏡的成本效益的爭論。本綜述中探討的三個主要內容是超薄內窺鏡檢查（ultrathin endoscope，UTE）、無線膠囊內窺鏡（wireless capsule endoscope，WCE）檢查和掃描纖維內窺鏡檢查。

1 UTE 檢查

UTE 在總體設計上與標準內窺鏡相似，其中的控制部分包括尖端偏轉刻度盤、一個空氣/水通道和一個吸入/附件通道，彩色圖像由位于儀器尖端的電荷耦合器件芯片產生。一些型號具有先進的成像功能（如窄帶成像）。一家制造商（EC-3890K，Pentax，Montvale，NJ，USA）提供了一種光纖模型。大多數UTE 都與標準光源和處理器兼容。其中一種型號（TNE-5000，Vision Sciences， Orangeburg，NY，USA）有便攜式處理器和內置光源，用于辦公室使用。UTE在胃腸病學中有許多用途，它們被譽為安全、經濟和易于使用的工具，具有標準內窺鏡不具備的優點。有研究報道，既往有20 名健康志愿者使用奧林巴斯GIF-N30 設備進行了食管胃十二指腸鏡（esophagogastroduodenoscopy，EGD）檢查[1]，這是首次記錄的使用非鎮靜超薄內鏡檢查的情況。除了診斷程序外，非鎮靜超薄內鏡檢查在治療方案中也取得了不同程度的成功，如自擴張金屬支架置入、小腸梗阻的長腸管置入以及一些內鏡逆行胰膽管造影病例[2-4]。

窄口徑內窺鏡最初設計于20 世紀70 年代[5]，用于兒科患者。UTE 軸直徑一般在6 mm 左右或更小，可以通過鼻腔插入進行經鼻內鏡檢查，并有一個可清洗的內部通道，并與標準內窺鏡一樣被重新處理。最新的設備具有一次性外護套，不需要再處理，因為可重復使用的部分不與患者接觸，并允許使用同一設備快速連續地進行多次檢查；光源、處理器和屏幕集成到便攜式數字處理器中[6-7]。超薄經鼻內窺鏡可采用導入器法通過食管直接插入胃腔，無需通過口腔[8]。這項技術結合便攜式內窺鏡的使用，可在選定的高危病例中降低心肺副反應的風險[9]。

幾項大型研究表明，超薄型食管胃十二指腸鏡（esophagogastroduodenoscopy， EGD）是可行的，且耐受性良好。在一項對611 名接受經鼻食管鏡檢查的患者的研究中，檢查成功率為97%[7]。使用耐受性評估評分，未鎮靜經鼻內鏡檢查（transnasal endoscopy，TNE）患者的報告與鎮靜常規EGD 檢查相當[10]。非鎮靜UTE 檢查的耐受性、安全性和有效性被很好地應用于食管疾病的內鏡篩查，如Barrett’s 食管（Barrett's esophagus，BE）和食管靜脈曲張[10-12]。使用非鎮靜UTE 檢查可以可靠地診斷BE，使用較小的活檢鉗進行腸化生的成形率與鎮靜常規EGD 檢查的成形率相當。在美國Barrett 對209 名患者進行的篩查研究中，與使用鎮靜劑的鎮靜常規EGD 檢查相比，未使用鎮靜劑的TNE的成本顯著降低，移動內窺鏡的成本被證明比TNE 的成本更低[13]。

UTE 確實有缺點和局限性。低口徑內窺鏡對其組成部分（如活檢和治療干預的通道）的承載能力較低；與EGD 相比，圖像分辨率相對較低。盡管非鎮靜薄層EGD是高危地區早期胃癌大規模篩查的一個有吸引力的選擇。然而，薄層EGD 診斷早期腫瘤的敏感性顯著低于內窺鏡（58.5%∶78.6%，P=0.021）。因此在日本等高發國家，UTE 對早期淺表胃癌的診斷準確性仍然容易受到質疑。

2 膠囊內窺鏡

WCE 的使用在2000 年首次被描述，自2001 年國家食品和藥品監督管理局批準以來得到了廣泛的使用。WCE 在用于識別小腸出血中普遍應用，它還是一種可靠的克羅恩病檢測方法，診斷率高達71%；如果通過通暢性研究降低膠囊潴留的風險，則具有較高的安全性[14]。通過擴大視場和增加記錄圖像的數量，還包括自適應幀率的發展，它的診斷率在不斷地提高[15]。研究人員已經開發了各種軟件工具，以減少閱片時間，同時保持診斷產量[16]。它們的屬性包括刪除幾乎相同的圖像，臨時選擇最突出的圖像和多視圖模式[17]。即使是非常有經驗的技師在鑒別病理方面也存在局限性。因此，人工智能在WCE 中的運用現在被認為是一個非?？赡軐崿F的前景。目前，可應用的技術仍處于初始階段，但隨著時間的推移，以及患者和醫生的接受程度，這些困難都能被克服[18]。

除了診斷小腸病理外，結腸膠囊內窺鏡（colon capsule endoscope，CCE）可以緩解日益增長的結腸鏡需求所帶來的資源緊張、盲腸插管失敗的可能性以及由于對傳統內鏡檢查的耐受性較差而導致的患者攝取不良[19]。第二代CCE-2 具有實時的雙向視圖，還包含息肉大小估計功能和靈活的光譜成像顏色增強可視化[20]。如果腸道準備良好，CCE-2 檢測＞6 mm 和＞10 mm 息肉的敏感性和特異性超過85%，可適用于篩檢[21]。在對照研究中，CCE 在評估炎癥性腸病患者結腸黏膜方面也可與結腸鏡檢查相媲美[22]。

食管疾病也可使用WCE 來檢測。一項盲法研究將EGD 作為金標準與PillCam ESO 2 設備（Given Imaging Ltd，Yoqneam，Israel）進行比較，獲得了對BE 和食管炎的預期檢出率，EGD 的敏感性為100%，特異性為74%；PillCam ESO 2 設備的敏感性為80%，特異性為87%[23]。對于BE 的檢測，早期的結果是混合的，因此提倡在相關人群中進行進一步的大規模研究[24]。WCE 在未來食道靜脈曲張的篩查和監測中也可能占有一席之地。目前的文獻中，WCE 集合敏感性為72%，不支持使用EGD[25]。

由于非驅動的無線膠囊體積大，阻礙了完全可視化，因此很難完全檢查胃腔。然而，一項可行性研究表明，用1 L 含西甲硅氧烷的水可以獲得良好的上消化道視圖[26]。如果有更先進的軟件，包含更大的幀率以及人工智能的應用，也可能增強這種方法的診斷準確性。磁驅動膠囊還有助于降低電力存儲需求，從而為介入工具提供潛在的空間[27]。microcam-Navi（Intromedic，Seoul，South Korea）是一種膠囊，可以由外部手持磁鐵控制，在難治性缺鐵性貧血患者中，它比胃鏡檢查更容易識別病理。一項研究報道MACE 對食管靜脈曲張和BE 的診斷敏感性分別為73.3%和100.0%[28]。為解決外部磁鐵的重量和潛在的操作員疲勞的問題，Navicam 系統（AnXRobotica，上海，中國）被開發了出來。它配備了預先編程的、自動化的和計算機生成的操作，已被用于胃癌高流行人群的檢測，對無癥狀患者的初步可行性研究顯示其敏感性為90%[29]。閱讀時間可以短至14 min，相當于胃鏡檢查包括術前準備儀器的時間。一項針對上腹部主病患者的多中心盲法研究采用機器人輔助磁引導WCE檢查，并以傳統胃鏡檢查金標準進行檢查，結果發現上、下胃局灶性病變的檢測具有相當的準確性[30]。該設備在缺鐵性貧血患者中也顯示出比EGD 更好的診斷率。證據表明，WCE 在胃腸道疾病的診斷未來將發揮更大的作用，但需要更多研究來確定哪些表現值得廣泛應用[31]。

3 掃描單纖維內窺鏡

新形式的光學技術已被開發，以滿足內鏡成像的需求，其分辨率比UTE 的更高[32]。掃描單纖維內窺鏡（scanning single fiber endoscope，SFE）技術有望成為一種超薄且靈活的內窺鏡[33]，其形狀和大小類似于導管。然而，成像的方法完全不同于所有白光內窺鏡，SFE 掃描聚焦在組織上的紅、綠、藍激光，背散射光由幾根光纖收集，由計算機一次一個像素生成圖像。雖然只投射到組織上的光帶很窄，但提供了極佳的顏色保真度。其成像質量優于類似口徑的UTE。在胃腸道內窺鏡檢查中，SFE 可作為常規內窺鏡的輔助檢查，同時也可進入膽道樹和胰腺等不易進入的區域，可以更全面地顯示病變。

光譜編碼掃描纖維內窺鏡使用內窺鏡探頭發射的多色光，編碼波長，然后從表面反射，在體外解碼，產生一維圖像。儀器的旋轉為可視化表面的二維圖像構建信息。使用單纖維的光譜編碼內窺鏡可以進行三維拓撲分析和實時地下成像[34]。這種多光譜SFE 可與白光內鏡聯合使用，收集廣域熒光圖像，可以早期發現不典型增生和癌變。雖然在動物模型方面的研究已經取得了進展，但還需要開發這種分析人體組織的技術。

小尺寸的SFE 適用于膽道樹和主胰管內部的光學成像。與目前的膽管鏡工具相比，直接觀察這些區域的分辨率更高，是一種可行的技術[35]。近年來，激光誘導熒光成像（laser induced fluorescenceimaging，LIF）已成為一種流行的組織診斷技術。該技術是組織診斷的流行選擇，因為它依賴于目前使用的內窺鏡成像程序，并且不需要添加外源性報告染料來獲得組織狀態的診斷信息。由于到達胰管和膽管所需軸的劇烈彎曲，半柔性的光纖成像束不是臨床的選擇，而SFE可能是一個理想的解決方案?；隗w外LIF光譜分析，利用炎癥性腸病模型檢測癌前病變到癌變的進展，開發了一種具有LIF 的SFE。

一種用于進行食管鏡檢查的栓系SFE“膠囊”已經開發出來，這可能代表了栓系WCE 的進化?；颊咄滔逻@個設備，圖像就會通過單根光纖實時傳輸到處理器中，與之形成對比的是，連接在一起的WCE 可以存儲圖像供以后查看。使用SFE 膠囊會出現實時圖像，實時圖像意味著病理圖像和潛在問題可以在當時立刻被識別出來。這項技術的發展速度很快，像頭發一樣細的原型設備分辨率更高，目前正在開發中[36]。

4 結語

微型胃腸道內窺鏡檢查有許多形式，在許多方面是一個相對的術語。由于認識到內窺鏡是一種侵入性的手術，患者很容易感到明顯的不適，而且要進入胃腸道需要現有設備的發展，因此更窄口徑的內窺鏡被生產出來。目前微型內窺鏡的三個主要領域是超薄設備、掃描纖維內窺鏡和無線膠囊。在這些領域中，許多產品正在以最快的速度開發。胃腸道內窺鏡的作用大致可分為診斷和治療兩方面。從醫療保健的角度來看，很明顯，一種診斷胃腸道疾病的適當準確的方法，它比標準內窺鏡更容易接受，最終也更劃算，值得在未來的實踐中予以重視。篩查各種胃腸道疾病，特別是惡性和前惡性條件是一個局部問題。相信UTE 和WCE等微型設備可以帶來高質量的篩查服務，滿足臨床更高水平診療的需求。

內窺鏡的未來在于新成像技術的發展，使醫生能夠看到大體解剖結構以外的生物功能。組織的分子特性擁有豐富的信息，揭示了組織行為的細節，當正確成像時可以發現。癌癥等疾病是由多種基因變化引起的，因此，細胞和組織的體內分子表達模式可以為醫生提供如何改善患者管理的信息。共聚焦和雙光子顯微技術是一種令人興奮的新技術，可以實時進行光學切片，以觀察組織的亞細胞細節，提供“原位組織學”。這些圖像正在使用先進的微型掃描機制來創建，該機制可以以高速運行來克服運動偽影。如上所示，小型內窺鏡設備如SFE 和磁引導WCE 的診斷能力增強了今天的實踐。通過微型內窺鏡提供的增強通道，未來可能通過結合機器人和遠程控制系統實現止血和藥物輸送等治療干預。