高分辨率顯微內鏡對消化道正常黏膜的成像研究*

談濤，屈亞威，舒娟，劉敏黎，張玲，劉海峰（武警總醫(yī)院 消化科，北京 100039）

臨床研究

高分辨率顯微內鏡對消化道正常黏膜的成像研究*

談濤，屈亞威，舒娟，劉敏黎，張玲，劉海峰
（武警總醫(yī)院 消化科，北京 100039）

目的總結消化道正常黏膜的高分辨率顯微內鏡（HRME）的圖片特點。方法選擇正常食道黏膜、胃黏膜、十二指腸黏膜、小腸黏膜和結腸黏膜活檢標本各10例為研究對象，利用HRME分別對其進行成像觀察，根據(jù)采集的HRME圖片對不同部位的消化道正常黏膜進行描述性分析，總結其HRME圖片特點。成像結束后所有標本常規(guī)行病理檢查。結果50例活檢標本共獲得1 284張HRME圖片，經(jīng)篩查后，留取400張圖片用于結果分析。不同部位消化道正常黏膜的HRME圖片特點如下：①食道黏膜：細胞排列規(guī)則，細胞核圓而亮，大小一致，核間距正常，每個視野里細胞的數(shù)量基本一致；②胃底黏膜：淺層可見腺體排列規(guī)則，呈分枝狀。胃小凹開口呈圓形或類橢圓形，周邊裂隙呈線樣，細胞核排列規(guī)則；③胃竇黏膜：淺層可見胃小凹開口呈不規(guī)則形或管狀，腺腔呈裂隙狀，小凹周圍細胞排列規(guī)則，細胞核小且分布密集；④十二指腸黏膜：可見絨毛呈寬大的指狀，絨毛兩側有鋸齒狀凹陷，立體感明顯，呈簇狀排列，間隙呈裂隙狀；⑤小腸黏膜：絨毛狀結構較寬，間隙較寬大，數(shù)量較十二指腸少；⑥結腸黏膜：細胞核大小一致、形態(tài)規(guī)則，為圓形或橢圓形以及菊花狀的腺體結構。所有標本病理結果均證實為正常黏膜。結論HRME可以準確地辨別不同部位消化道正常黏膜，與病理結果比較，具有很高的一致性。

高分辨率顯微內鏡；消化道黏膜；成像；圖片特點

高分辨率顯微內鏡（high resolution micro-endoscopy，HRME）是一種新興的分子影像學成像工具，它通過表面噴灑熒光對比劑的方式使被觀測組織細胞核顯像從而對組織進行即時病理學診斷［1-3］。HRME在臨床前的基礎研究和臨床研究中均取得了良好的成像效果，具有廣闊的應用前景［4-6］。本研究初步利用HRME對消化道正常黏膜進行成像觀察，探索HRME對不同部位消化道正常黏膜的辨別能力，為今后HRME對消化道病變的診斷研究奠定基礎?，F(xiàn)報道如下：

圖1 HRME結構原理圖和實物圖

1 資料和方法

1.1 一般資料

1.1.1 研究對象2015年4月-2015年8月就診于本院消化內鏡中心行電子胃鏡檢查和電子腸鏡檢查的活檢標本50例。其中，包括正常食道黏膜、胃黏膜、十二指腸黏膜、小腸黏膜和結腸黏膜活檢標本各10例。所有患者均簽署知情同意書。

1.1.2 試劑和藥品0.01%原黃素鹽酸鹽（美國Sigma公司）、0.90%生理鹽水（辰欣藥業(yè)股份有限公司）、鏈霉蛋白酶顆粒（北京泰德制藥股份有限公司）和碳酸氫鈉（北京泰德制藥股份有限公司）等。

1.1.3 成像設備自主研發(fā)的HRME成像系統(tǒng)，包括1根含30 000像元的長1.8 m的光纖、10×顯微鏡鏡頭、500 nm二向色鏡、濾光片、三維組合平移臺、科學級低溫制冷CCD相機和計算機圖像處理軟件，成像過程中HRME攝取的圖像以17幀/s的速度由CCD相機傳輸至計算機。見圖1。

1.2 研究方法

1.2.1 標本預處理標本先用生理鹽水緩慢沖洗，去除表面殘留物；再用去黏液劑（鏈蛋白酶和碳酸氫鈉混合溶液）沖洗，去除表面殘留黏液。再次使用生理鹽水沖洗，去除表面殘留的去黏液劑，干棉球擦干，備用。

1.2.2 HRME成像過程將組織展平置于成像板上，局部噴灑0.01%原黃素鹽酸鹽2.0～3.0 ml，染色劑在組織表面大約停留30 s后緩沖鹽沖洗表面殘留染料，用干棉球輕輕擦干組織表面液體。將光纖頭端以不同角度觀察組織表面，留取清晰的圖片用于分析。

1.2.3 病理檢查成像結束后，組織用福爾馬林溶液固定，常規(guī)行病理檢查。

1.3 HRME圖片

1.3.1 HRME圖片質量控制對于所得HRME圖片進行嚴格篩查，選擇每個標本成像效果最好的8張圖片用于結果分析。圖片篩查標準：①偽影面積未超過圖像面積的30.00%；②組織清潔度佳，沒有大量的雜質覆蓋在組織表面；③圖片清晰且可視面積大于80.00%的圖片。

1.3.2 HRME圖片的描述性分析對各部位正常黏膜的HRME圖片進行分析總結，根據(jù)細胞核大小、形態(tài)和排列方式、腺體結構、腺管開口、絨毛形態(tài)和數(shù)量以及胃小凹形態(tài)等指標，分別總結正常食道黏膜、胃黏膜（胃底黏膜和胃竇黏膜）、十二指腸黏膜、小腸黏膜和結腸黏膜的HRME圖片特征，并進行描述。

2 結果

2.1 一般情況

10例食道黏膜中，包括食管中段5例和食管下段5例。10例胃黏膜中，包括胃底5例和胃竇5例。10例十二指腸黏膜均為十二指腸球部。10例小腸黏膜均為回腸末端。10例結腸黏膜中，包括升結腸3例、橫結腸3例、降結腸2例和直腸2例。所有標本經(jīng)病理檢查后均證實為正常黏膜。

2.2 HRME圖片選擇

50例活檢標本共獲得1 284張圖片，經(jīng)篩查后，留取400張圖片用于結果分析。

2.3 不同部位消化道正常黏膜的HRME表現(xiàn)

HRME通過觀察細胞核大小、形態(tài)和排列方式、腺體結構、腺管開口、絨毛形態(tài)和數(shù)量以及胃小凹形態(tài)等指標，來區(qū)分不同部位的黏膜。

2.3.1 食道黏膜細胞排列規(guī)則，細胞核圓而亮，大小一致，核間距正常，每個視野里細胞的數(shù)量基本一致。見圖2。

2.3.2 胃底黏膜淺層可見腺體排列規(guī)則，呈分枝狀。胃小凹開口呈圓形或類橢圓形，周邊裂隙呈線樣，細胞核排列規(guī)則。見圖3。

2.3.3 胃竇黏膜淺層可見胃小凹開口呈不規(guī)則形或管狀，腺腔呈裂隙狀，小凹周圍細胞排列規(guī)則，細胞核小且分布密集。見圖4。

2.3.4 十二指腸黏膜可見絨毛呈寬大的指狀，絨毛兩側有鋸齒狀凹陷，立體感明顯，呈簇狀排列，間隙呈裂隙狀。見圖5。

2.3.5 小腸黏膜絨毛狀結構較寬，間隙較寬大，數(shù)量較十二指腸少。見圖6。

2.3.6 結腸黏膜細胞核大小一致、形態(tài)規(guī)則，為圓形或橢圓形以及菊花狀的腺體結構。見圖7。

圖2 食道黏膜

圖3 胃底黏膜

圖4 胃竇黏膜

圖5 十二指腸黏膜

圖6 小腸黏膜

圖7 結腸黏膜

3 討論

HRME是基于高分辨率光纖和分子成像技術開發(fā)出的一種新的成像方法，能夠對組織進行實時成像，從而實現(xiàn)細胞水平的組織成像［1-3，7-8］。HRME的成像原理是通過LED光源發(fā)出的激發(fā)光經(jīng)濾光片過濾，形成窄譜段激發(fā)光，經(jīng)高分辨率光纖傳導至噴灑染色劑的生物組織產生激發(fā)熒光。熒光信號再通過高分辨率光纖返回，由物鏡放大，通過二向色鏡將激發(fā)光和熒光分開，從而只將熒光傳導至CCD芯片上進行成像，從而得到被檢測組織的細胞學圖像。

HRME是一種顯微成像方式［9］，和傳統(tǒng)組織病理學成像相比，既有相同的地方也有不同的地方。相同的是，HRME也是通過放大的方式觀察組織表面的細胞核形態(tài)和腺管結構等信息，從而對病變做出診斷。不同的是，HRME可以不用經(jīng)過繁瑣的固定、包埋、切片等過程，其可以實現(xiàn)即時病理成像。由于不同組織的自身組織學特點不同，HRME下的表現(xiàn)也各具特點。對于消化道黏膜而言，其均有4層結構，即黏膜層、黏膜下層、肌層和外膜。HRME主要反映的是黏膜層的組織學信息，具體到不同部位的消化道黏膜，HRME成像也各具特點。

食道黏膜由復層鱗狀上皮、固有膜和黏膜肌層組成。鱗狀上皮由基底細胞層、棘細胞層和表層組成。電鏡下，基底細胞呈立方形，核居中。HRME成像過程中可以清晰地顯示出食管黏膜層鱗狀上皮的細胞結構，可以看到細胞核的大小、排列的均一性，這與病理表現(xiàn)相一致。胃黏膜由表面上皮、腺窩、腺體、固有膜和黏膜肌層構成。表面上皮和被覆腺窩的上皮為單層高柱狀黏膜上皮，核位于細胞的基底部。幽門腺較短，腺體為單管或分枝狀盤卷狀。胃底腺腺體為直管腺，排列緊密。利用HRME對胃黏膜成像，可以發(fā)現(xiàn)HRME能夠顯示出胃黏膜表面上皮的高柱狀黏膜上皮，這與食管黏膜中散在的鱗狀細胞完全不同，HRME對于胃黏膜的成像主要觀察腺體的結構和排列方式，通過觀察腺體的不同，可以很好地區(qū)分胃底腺和幽門腺。小腸黏膜具有很多環(huán)狀皺襞和絨毛結構，而十二指腸黏膜、空腸黏膜和回腸黏膜均屬于小腸黏膜，其區(qū)別在于絨毛的大小、形態(tài)和數(shù)量。十二指腸至空腸，絨毛逐漸減少、變矮，至回腸遠端則很稀少。本研究結果也表明，HRME可以根據(jù)絨毛的變化，區(qū)分十二指腸黏膜、空腸黏膜和回腸黏膜，這與其組織學特點吻合。結腸黏膜表面平坦，無絨毛，由單純柱狀上皮、腸腺或稱隱窩、固有膜和黏膜肌層構成。結腸腺體為直管腺，HRME下表現(xiàn)為圓形或橢圓形的菊花狀結構，易于其他部位黏膜區(qū)分。研究結果表明，HRME對不同部位消化道正常黏膜的成像特點與其組織學特點和病理學特點相一致，其可信度很高。

HRME是一種光學成像模式，由于光學信號穿透性的限制，不可避免地造成HRME成像深度的不足［8，10-12］。目前，HRME使用的表面噴灑的非特異性熒光對比劑，其反映的組織學信息多為黏膜層。因此，對于黏膜層的病變，如炎癥、腫瘤等，具有良好的成像效果，與病理檢查結果一致性也較高。而對于突破了黏膜層的病變，其成像效果有待進一步評估。如何提高HRME的成像深度將成為未來研究熱點，特異性熒光對比劑和多光譜成像模式的研究或許能提供一個新的思路。

綜上所述，HRME是一種新的診斷技術，可以清晰地顯示黏膜表面細胞形態(tài)、排列方式以及表面下的腺體結構等信息，可以用于病變的即時病理學診斷［13-14］。研究中利用HRME對消化道正常黏膜的成像結果也表明，其可以很好地區(qū)分不同部位的正常黏膜，且與病理學結果有良好一致性，這對于進一步研究消化道病變具有重要意義，可以作為今后HRM E診斷消化道病變的基礎。

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（吳靜編輯）

High resolution m icro-endoscopy for digestive tract normalm ucosa*

Tao Tan，Ya-wei Qu，Juan Shu，Min-li Liu，Ling Zhang，Hai-feng Liu
（Department of Digestive Diseases，General Hospital of Chinese People's Armed Police Forces，Beijing 100039，China）

Objective To summarize the picture features of high resolution micro-endoscopy（HRME）for normal gastrointestinalmucosa.M ethods We select10 cases'normal esophagealmucosa，gastric and duodenalmucosa，intestinalmucosa and colonic mucosal biopsies for this study，use HRME to observe the specimens and describe the features of different parts of the digestive tract normalmucosa according to the collected HRME pictures.Results After HRME imaging，all specimens were sent to pathological exam ination.We obtained 1 284 HRME pictures for 50 cases of biopsy specimens，400 pictures were selected for results analysis after screening.HRME image characteristics of different parts of the digestive tract normalmucosa are as follows.Esophagealmucosa:cell arrangement rules，round and bright nucleus，the same size，nuclear spacing normal，the number of cells per field in basically are the same.Fundic mucosa:numerous closely arranged glands as well as oval or elongated branched openings of the gastric pits and linear peripheral crackswere visible；the nucleiwere arranged regularly.Antralmucosa:irregular or tubular openings of the gastric pits and cracked glandular cavitieswere visible，with the cells surrounding the gastric pits regularly arranged and the nucleismall and densely distributed.Duodenalmucosa:visible villiwas large fingers，on both sides of lint jagged depression，stereoscopic obviously，a cluster-like arrangement and the gap was cracklike.Intestinalmucosa:villous structureswider gap is wider，less than the number of the duodenum.Colonic mucosa: the nucleus of the same size，shape rules，round or oval and daisy-like glandular structures.All specimens were confirmed normalmucosa by pathology.Conclusion HRME can accurately identify the different parts of the digestive tractnormalmucosa and ithas a high consistency compared with pathological results.

high resolutionmicro-endoscopy；gastrointestinalmucosa；imaging；picture features

R608

B

10.3969/j.issn.1007-1989.2016.06.020

1007-1989（2016）06-0081-05

2015-11-20
*

首都臨床特色應用研究（No:Z141107002514099）

劉海峰，E-mail：haifengliu333@163.com

第一作者談濤和屈亞威，對本課題具有相同貢獻