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(*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=μm)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
GoraMJ,SuterMJ,TearneyGJ,LiX.Endoscopicopticalcoherencetomography:technologiesandclinicalapplications[Invited].BiomedOptExpress.;8(5):-.PublishedApr7.doi:10./BOE.8.00