内窥OCT的临床研究与应用

内窥OCT是OCT技术的重要分支，在内窥OCT之前，广为应用的医学内窥镜主要有荧光成像内镜、白光成像内镜和超声成像内镜等，虽然这些内窥镜都可以在不同临床领域实现不同的诊断功能，但是它们的分辨率达不到检测细胞的微米量级的要求。随着OCT技术的发展，OCT作为一种新兴的高分辨率、非接触式断层成像技术，空间分辨率可以达到10μm，成像深度为1~3mm。人们渐渐认识到OCT在内窥领域的应用前景，并且尝试将内窥OCT作为传统内窥探测方法以外辅助诊断的一种手段。OCT的高分辨率使内窥OCT在检测组织的早期异化和癌变等微小变化时有特别的优势，同时也能够获取那些不易被发现或者难以取样的组织的形态信息，因此今天让我们盘点一下内窥OCT的临床研究与应用吧！

 

心血管系统
 

在内窥OCT的临床应用场景中，目前最常见的领域便是心血管系统的血管内OCT成像，此技术能够提供冠状动脉壁内微观结构的三维数据，可用于指导介入手术如血管支架等，并提供有关动脉粥样硬化病变的诊断信息。可帮助进行如钙化，胆固醇结晶，血栓，等斑块类型的判别。
 

图一：人体内的冠状动脉斑块OCT图像。（A）内膜增生的动脉壁。（B）纤维斑块内膜增厚。（C）钙化斑块，显示边界清晰的异质信号不良区域（橙色箭头）。（D）OCT纤维动脉瘤，显示信号差的区域，边界定义不清（黄色箭头），与脂质一致，并覆盖组织，称为纤维帽（红色箭头）。
 

消化道系统
 

OCT在胃肠道研究中具有广泛的应用，常被应用于检查和辅助诊断食管，大肠，十二指肠，胆管等。主要应用于消化道不同位置息肉与癌症的鉴别与诊断，对于癌症的早期筛查具有重大作用。OCT在胃肠道中研究最多的应用是诊断Barrett食道（BE），这是食管远端（GEJ）附近胃返流引起的正常鳞状粘膜向腺粘膜的恶变。该腺粘膜可发生肿瘤转化为食道腺癌（EAC）。在食管癌症早期不易发觉一直是此类癌症死亡率高的原因之一，而目前的检查方法需要进行活检等操作难度极大并且麻烦，而OCT技术的应用使得其疾病的早期筛查成为了可能。

 

图二：（A）正常鳞状上皮（bar = 500μm）的OCT图像显示5层外观（从上到下：上皮，固有层，肌层粘膜，粘膜下层和固有肌层）。（B）具有“凹坑和隐窝”结构的胃粘膜的OCT图像。（C）BE的OCT图像，具有不规则的粘膜表面，没有分层或凹坑和隐窝结构。（D）具有粘膜下腺的BE的OCT图像（带圆圈）。


 在十二指肠的监测中OCT可以清晰地显示肠绒毛，以及使用多普勒OCT进行的绒毛微血管形成。可以显著提高乳糜泻的诊断能力。

 

图三：OCT可见十二指肠绒毛
 

       
OCT在胃肠道中的另一个重要潜在应用是结肠息肉的鉴定和诊断。目前的诊断方式是将内窥镜下观察到的息肉从结肠中取出，然后通过组织病理学检查来确定它们是恶性肿瘤（腺瘤）还是良性肿瘤（增生性息肉）。但在某些情况下，这种办法却不适用。在一些息肉很多的患者中，例如患有家族性息肉病综合征或溃疡性结肠炎的患者，将所有息肉从患者体内取出是很困难的。另外，一些病变，最常见的是无柄的锯齿状腺瘤，不易通过内窥镜检查鉴定出来，因此常常被遗漏。由于这些原因，OCT这样的显微技术鉴定和诊断结肠病变就变得十分需要和迫切了。

图四：增生性息肉（A-C）和腺瘤性息肉（D–F）的OCT图像和相应组织学图像。

 

胆管OCT成像的主要应用是鉴别胆管狭窄的性质，其可能是原发癌（胆管癌），转移性癌，原发性硬化性胆管炎，原发性胆汁性肝硬化或其他由胆结石等引起的炎症。当前的研究方法主要包括内窥镜逆行胰胆管造影（ERCP）或带刷活检的胆道内窥镜检查，但以上两种方法仍有一定的缺陷，因为病理通常位于表面以下，无法通过这些技术看到。OCT的研究数据表明，不同类型的狭窄确实具有明显的微观形态特征。OCT很有可能成为胆管检查中一种有价值的辅助技术，以区分不确定的胆道狭窄。

 

图五：（A）胆囊切除术后良性狭窄患者胆总管的径向OCT图像。探头被内窥镜逆行胰胆管造影导管（箭头）包围。（B）OCT标准-中间层中包含较大的非反射区域-提示肿瘤血管。并进行了轴向截面成像和纵向重构图像。

 

肺气道呼吸系统
 

OCT导管通过支气管镜的工作通道将其引入麻醉下的癌症患者支气管腔。OCT结果表明，肿瘤的特征在于分布不均，高散射区域以及正常粘膜和粘膜下层的均质外观消失。经过这项早期的可行性研究结果表明，OCT能够根据上皮厚度和表面成熟度的逐渐增加，将正常组织，增生或化生的异型增生和癌区别开来，但是，无法区分高度异型增生和原位癌。

 

图六：（A，B）正常健康的人支气管的代表性OCT图像（上）和相应的标准组织学切片（H＆E染色；原始放大倍数，x20，下）在基底膜顶部显示单层上皮（e） （bm）和上黏膜下层；（C，D）有化生的区域；（E，F）中度不典型增生的区域；（G，H）原位癌的区域。OCT图像中的每个校准标记等于1mm。

 

气道重塑是对诸如慢性阻塞性肺疾病（COPD）和哮喘等疾病的早期发现和预后评估的关键功能。在功能异常之前，可以通过OCT检测出晚期COPD患者气道的结构变化。对COPD疾病患者的气道尺寸（如管腔和壁面积）进行OCT测量，结果显示，OCT与CT的结果具有很强的相关性，CT是目前用于评估外科标本的病理学分析的常用手段。在COPD患者和肺结节患者中的外周气道检查中也发现，OCT和CT图像的管腔直径和壁厚直径之间也有很强的相关性。在另一项研究中，通过将OCT探针插入当前或以前吸烟者的气道中，评估OCT测量结果的可重复性。OCT还用于研究2例哮喘患者在支气管热成形术之前和之后2年的组织重塑，比较了治疗和未治疗患者的气道厚度减少。

 

图七：支气管内OCT，组织学和CT测量相匹配。（A）OCT测量图像；（B）组织学测量图像；（C）CT测量图像。

 

通过上文我们了解了内窥OCT在多器官及结构方面的应用，不仅如此在子宫，尿道，喉，耳道等位置也具有大量的应用研究和探索，随着OCT技术的不断发展其更多的临床和科研应用逐渐被发掘，相信其技术能把目前的临床内窥检查带上一个新的台阶。

 

参考文献

Gora MJ, Suter MJ, Tearney GJ, Li X. Endoscopic optical coherence tomography: technologies and clinical applications [Invited]. Biomed Opt Express. 2017;8(5):2405-2444. Published 2017 Apr 7. doi:10.1364/BOE.8.002405