董小玉，劉秀敏，劉張苑珠，嚴(yán) 俊

南方醫(yī)科大學(xué)南方醫(yī)院普外科，廣東 廣州 510515

胃腸道腫瘤的多光子成像與光學(xué)活檢

董小玉，劉秀敏，劉張苑珠，嚴(yán) 俊

南方醫(yī)科大學(xué)南方醫(yī)院普外科，廣東 廣州 510515

胃腸道惡性腫瘤手術(shù)術(shù)式的選擇及手術(shù)切除范圍的確定急需一種原位的、實時的診斷技術(shù)來評估腫瘤的浸潤深度、轉(zhuǎn)移情況以及外科手術(shù)切緣有無癌殘留。利用多光子成像技術(shù)，多光子顯微鏡能夠提供實時的胃腸道組織結(jié)構(gòu)和細胞形態(tài)學(xué)信息。多光子成像技術(shù)具備無需外源標(biāo)記組織、對膠原極其敏感、對組織的光損傷小和穿透深度深等特點，其可能應(yīng)用于胃腸道腫瘤的光學(xué)活檢。本綜述從腫瘤浸潤深度、轉(zhuǎn)移情況和外科手術(shù)切緣有無癌殘留等相關(guān)研究角度，旨在綜合概述多光子成像技術(shù)用于評估胃腸道腫瘤光學(xué)活檢的可行性以及探討多光子成像技術(shù)可觀的發(fā)展前景。

胃腸道腫瘤；多光子成像；光學(xué)活檢

外科根治性切除術(shù)作為目前常見的胃腸道腫瘤治療的有效手段，其對于選擇手術(shù)術(shù)式及明確手術(shù)切除的范圍需要一種實時的原位的診斷技術(shù)來了解腫瘤的良惡性、浸潤深度、轉(zhuǎn)移情況及切緣有無癌殘留等。術(shù)前胃腸鏡下活檢對于胃腸道腫瘤組織學(xué)診斷是一項很重要的診斷證據(jù)。與此同時，根據(jù)瘤體大小、生長位置、浸潤深度等，胃癌的術(shù)式分為胃全切、胃次全切、部分胃切除術(shù)以及內(nèi)鏡下粘膜或粘膜下切除術(shù)等。然而無論用何種手術(shù)方式，胃腸鏡下活檢存在一些不可避免的缺點，比如操作所致的腸管或瘤體出血、人工牽拉或擠壓、胃腸鏡不能通過導(dǎo)致反復(fù)內(nèi)鏡活檢以致時間耽擱，若發(fā)生嚴(yán)重出血則急需額外急救止血。目前常用的影像學(xué)輔助檢查手段如CT、MRI等，在臨床實踐中均無法準(zhǔn)確判斷早期胃腸道腫瘤的浸潤深度及淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移情況。超聲內(nèi)鏡判斷胃腸道腫瘤T分期，文獻報道其準(zhǔn)確性為44.7%～78%[1-3]，不足以成為1項可靠的診斷標(biāo)準(zhǔn)。超聲內(nèi)鏡還對局部切除手術(shù)的術(shù)前評判效果不佳，無法精確細分胃腸粘膜層次，且對N分期效果也差[4]。因此，就目前的胃腸道輔助診斷技術(shù)來看，尋求一種新的原位實時的診斷技術(shù)無疑是一個重大目標(biāo)[5]。該技術(shù)需同時滿足了解腫瘤的浸潤深度、轉(zhuǎn)移情況以及切緣有無癌殘留的要求，從而為胃腸道惡性腫瘤手術(shù)術(shù)式的選擇及確定手術(shù)切除范圍提供有力依據(jù)。

1989年美國康奈爾大學(xué)Denk，Strickler和Webb共同發(fā)明了多光子顯微鏡（MPM）[6]，采用了基于非線性光學(xué)和飛秒激光鐳射之上的多光子顯微成像技術(shù)。該技術(shù)通過利用活體組織中細胞本身產(chǎn)生的自體熒光及膠原組織產(chǎn)生的二次諧波，可以實時快速地獲得標(biāo)本的組織結(jié)構(gòu)和細胞形態(tài)[7]。早在1986年，二次諧波被用于皮膚研究和冠狀動脈顯微成像研究，證實了其被用于觀察生物組織的可行性[8-9]。MPM也可作為癌癥研究的一項重要工具[10-11]。細胞本身產(chǎn)生的自體熒光來自細胞內(nèi)的煙酰胺腺嘌呤二核苷酸（NADH）及黃素腺嘌呤二核苷酸（FAD），NADH發(fā)出波長為460 nm，而膠原二次振蕩諧波為370～390 nm，所以在觀察腫瘤標(biāo)本組織時通常選用740～780 nm范圍的多光子顯微鏡。MPM成像不僅與標(biāo)準(zhǔn)的腫瘤組織病理學(xué)相當(dāng)，同時也提供了腫瘤新生進程的附加信息，如通過測比率值NADH/FAD可反映腫瘤組織細胞的代謝水平[12]。

隨著交叉學(xué)科的進展，國外著名大學(xué)如康奈爾大學(xué)、耶魯大學(xué)等均在進行多光子顯微成像的轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)研究[13-16]且希望將其應(yīng)用于臨床，實現(xiàn)腫瘤的實時“光學(xué)活檢”。伴隨激光掃描和圖像加工處理技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展，多光子顯微成像作為一項微創(chuàng)性生物顯象技術(shù)越來越普及和流行[17-21]。多光子顯微技術(shù)對組織在細胞和亞細胞水平的成像，無需熒光物質(zhì)染色輔助成像，此特點備受青睞。多光子成像技術(shù)在活體內(nèi)的臨床應(yīng)用越來越廣泛，技術(shù)越來越成熟，在組織實時成像上有很好的應(yīng)用前景。本文著重從多光子成像特點、多光子光學(xué)活檢、單光子與多光子技術(shù)對比等角度出發(fā)，闡述多光子顯微鏡在胃腸道腫瘤中獨特成像技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀以及可行性，挖掘多光子成像技術(shù)的未來發(fā)展?jié)撃堋?/p>

1 臨床多光子成像原理及特點

臨床常用的胃腸道腫瘤的多光子成像系統(tǒng)主要由激光光源、掃描顯微系統(tǒng)、探測系統(tǒng)的3部分組成。激光器的輸出波長是可調(diào)諧的，范圍為700～980 nm。激光掃描系統(tǒng)為META探測器，由高質(zhì)量的反射光柵和32個通道的光電倍增管排列組成。探測系統(tǒng)使用的是放大倍率為63倍、數(shù)值孔徑為1.4的油浸物鏡。油鏡下，探測系統(tǒng)搜集樣本所反射的光學(xué)信號以及聚集分散的TPEF/SHG信號。META有32個獨立的通道，每個通道可被隨機選擇探測發(fā)散的信號，探測到任意377～716 nm范圍信號，即可實現(xiàn)成像。TPEF和SHG兩個不同的信號通道分別捕獲高對比度的自體熒光物質(zhì)和膠原結(jié)構(gòu)所反射的頻率，397～419 nm通道通過SHG信號，所得成像顯示膠原蛋白組織微結(jié)構(gòu)，430～716 nm通道可通過TPEF信號，所得成像顯示熒光性物質(zhì)的形態(tài)學(xué)改變[5]。

對熒光物質(zhì)的多光子激發(fā)，熒光分子可同時吸收多個相同頻率的光子，輻射出一定頻率。因雙光子激發(fā)所需激光波長大約為單光子激發(fā)所需波長的一倍，所以多光子激發(fā)能夠用紅外或者近紅外光代替紫外光作為激發(fā)光源。故極大地降低了紫外線對生物體生理活動所造成的破壞和影響，對生物樣品的光損傷小且對細胞組織的穿透深度深；但不排除由于紅外和近紅外光源的使用而可能使樣品受到熱損傷。對于聚焦光束產(chǎn)生的對角錐形激光分布，多光子激發(fā)被限制在焦點附近的一個極小區(qū)域中，大大減少了對非觀測區(qū)熒光染料的破壞，實現(xiàn)“點成像”，具有固定的三維成像能力和高空間分辨率[22]。產(chǎn)生多光子吸收的關(guān)鍵是飛秒激光器。高強度激光照射的非線性光學(xué)效應(yīng)觀察細胞時，無論在熱還是光子能量方面都必須控制在細胞不受損傷的照射量和光能量。從細胞不受損傷的角度出發(fā)，采用鈦寶石的飛秒激光器能實現(xiàn)平均輸出功率10 mW，峰值功率1 kW。產(chǎn)生的熱不會導(dǎo)致細胞損傷，且容易發(fā)生雙光子吸收[23]。

除了對組織中自體熒光物質(zhì)的激發(fā)外，通過與非中心對稱的生物分子如膠原蛋白相互作用，產(chǎn)生二次諧波的非線性偏振效應(yīng)，極速飛秒激光鐳射也發(fā)揮了重要作用。在此過程中，二次諧波振蕩（SHG）無入射光吸收和能量丟失，入射光與非中心對稱結(jié)構(gòu)相互作用產(chǎn)生的光子恰好是入射光的一半。因為二次諧波的光波波長短于多光子激發(fā)的熒光光波波長，在組織成像中，SHG信號能夠與自體熒光信號分離從而造成對比。在正常情況下和比常規(guī)組織學(xué)監(jiān)測更高敏感性的病理狀態(tài)下，二次諧波的結(jié)構(gòu)敏感性也能夠用于檢測膠原蛋白在這兩種狀態(tài)下的轉(zhuǎn)變[12,24-25]。當(dāng)然，SHG成像更多僅關(guān)注于組織中膠原蛋白結(jié)構(gòu)或含量的改變，但在觀察和量化不同組織分期包括肝纖維化分期的膠原纖維時，多光子成像的區(qū)域則更大[26-29]。對于無需染色的組織樣本來說，TPEF/SHG顯微鏡能低創(chuàng)性掃描組織，故很好地取代了傳統(tǒng)的組織學(xué)成像[30]。值得一提的是，Gailhouste等[29]也提出SHG成像技術(shù)可作為一評估纖維化的新工具，可用于纖維增生的肺、腎、心臟等疾病。

2 胃腸腫瘤的多光子“光學(xué)活檢”

2.1 胃腸道腫瘤浸潤深度

癌細胞出現(xiàn)的最低侵襲部位能反應(yīng)腫瘤浸潤深度。就穿透深度深等特點而言，胃腸道腫瘤組織的多光子顯微成像用于判斷腫瘤浸潤深度是可行的。Xu等[31]曾對早期階段腫瘤浸潤的食管進行多光子顯微成像，使用MPM分別對人體正常食管、原位癌、早期浸潤癌進行微結(jié)構(gòu)成像，從而探討腫瘤早期階段的組織結(jié)構(gòu)形態(tài)學(xué)改變。判斷腫瘤是否處于早期階段，在成像中可以將這些形態(tài)學(xué)特異改變作為診斷依據(jù)，如以癌細胞的出現(xiàn)來判斷浸潤深度以及基底膜是否缺失來區(qū)分癌與正常組織。特別是對于診斷原位癌時，雖然基底膜未被破壞但若能在此層發(fā)現(xiàn)癌細胞，這使得原先對于原位癌的診斷結(jié)果有了爭議。由此可見，MPM在細胞水平實現(xiàn)原位實時診斷早期腫瘤已經(jīng)成為了可能。目前，多光子成像用于在體實時診斷早期胃腸道腫瘤的預(yù)實驗尚未有研究者開展或者相關(guān)文獻發(fā)表。但食管胃腸同屬消化系統(tǒng)，相信不久，MPM同樣可以用于胃腸道早期腫瘤成像，借此判斷腫瘤的浸潤深度。已有研究證實，MPM用于診斷早期結(jié)直腸癌是可行的[32]。除此之外，通過與病理切片對比，多光子成像可用于判斷晚期腫瘤。Yan等[33]通過對突破漿膜層和未突破漿膜層胃癌的多光子實時成像，同時將多光子成像的T4分期結(jié)果與內(nèi)鏡的T4分期結(jié)果進行比較，并作了統(tǒng)計學(xué)分析，主要研究并證實了MPM用于實時診斷突破漿膜層胃癌的特異性、準(zhǔn)確性、精確性和可行性。浸潤漿膜的胃癌多光子圖像顯示了膠原結(jié)構(gòu)極不規(guī)則、膠原成分顯著減少、癌細胞的浸潤、胞核多形性及不規(guī)則腺管樣結(jié)構(gòu)的成像特點。

2.2 外科手術(shù)切緣癌殘留

外科手術(shù)常需實時評估手術(shù)切緣情況，這對于初步評判腫瘤是否實現(xiàn)R0切除有一定指導(dǎo)意義。切緣有無癌殘留與手術(shù)療效及患者預(yù)后息息相關(guān)。切緣陰性一般提示預(yù)后較好，故針對切緣易出現(xiàn)癌殘留的腫瘤疾病，應(yīng)給予高度重視。胃癌手術(shù)切緣癌殘留是指距切緣0.5 cm內(nèi)病理檢查可見癌浸潤或淋巴管癌栓。胃上部癌、進展型胃癌（腫瘤直徑大于或等于5 cm、低分化或未分化型以及漿膜受累的胃癌）易發(fā)生切緣癌殘留，最根本的預(yù)防措施是保證切緣距離腫瘤至少5 cm[34]。由于腸道固有的解剖位置關(guān)系，對于低位直腸癌的保肛手術(shù)，下切緣超過5 cm根本無法實現(xiàn)，然而下切緣無癌殘留是保肛的必備條件。術(shù)后MPM可實時檢查切緣是否有癌殘留。術(shù)中對距離切緣0.5 cm或更長范圍內(nèi)的組織進行多光子成像，成像中若出現(xiàn)腫瘤細胞或不規(guī)則結(jié)構(gòu)，應(yīng)高度懷疑切緣陽性，這對于低位直腸癌是否能實現(xiàn)保肛有很大的指導(dǎo)作用。Yan等[35]通過對新鮮、未固定、未染色的低位直腸癌手術(shù)切緣全層組織進行MPM成像，并將其切緣全層組織樣本進行術(shù)中冰凍切片和例行病理學(xué)檢查，最后分析比較MPM成像和H-E染色的圖像，從而證實了低位直腸癌手術(shù)切緣進行MPM實時光學(xué)成像是具有可行性的，MPM圖像與H-E圖像結(jié)果具有高度的一致性。低位直腸癌陰性切緣中，MPM成像顯示正常組織結(jié)構(gòu)和細胞形態(tài)，包括典型的中央小凹、腺窩圓形開口、上皮細胞和杯狀細胞規(guī)則排列形成的腺體。與之相反，低位直腸癌陽性切緣的MPM成像則顯示不規(guī)則管狀結(jié)構(gòu)、基質(zhì)減少、細胞和胞核多形性等改變。SHG信號可以檢測腺體周圍組織。與存在癌細胞的陽性切緣相比，SHG信號強度在陰性切緣中有所降低。綜合看來，多光子成像技術(shù)不僅能應(yīng)用于低位直腸癌手術(shù)切緣的評估（圖1），而且在術(shù)中或術(shù)后對于判斷腸腸吻合或胃腸吻合之前的切端組織是否有癌殘留有很大的指導(dǎo)意義。術(shù)中行腸切除后，可采用多光子顯微內(nèi)鏡在體實時對近切端或遠切端處的粘膜進行多光子成像。若圖像陽性指征明顯，則術(shù)者可考慮是否進一步擴大腸切除；若成像結(jié)果為陰性指征，則可進一步確保手術(shù)成功性，為胃腸腫瘤患者的良好預(yù)后或降低復(fù)發(fā)轉(zhuǎn)移風(fēng)險提供一定參考價值。Zhuo等[36]通過對未經(jīng)染色標(biāo)記的結(jié)腸癌基底膜組織進行SHG成像，有效辨別出正常組織、癌前期病變以及癌性組織，很好地展示了通過完全的內(nèi)部組織基底膜動力學(xué)改變就可反應(yīng)結(jié)腸癌不同分期的可能性。

圖1 多光子成像用于直腸癌外科手術(shù)切緣及腸吻合處示意圖

2.3 胃腸道腫瘤轉(zhuǎn)移情況

腫瘤是否容易發(fā)生轉(zhuǎn)移與治療方法密切相關(guān)。胃腸道惡性腫瘤可發(fā)生肝臟、腹膜、卵巢、肺等部位的轉(zhuǎn)移。其中胃粘液腺癌惡性程度較高。在粘液腺癌的多光子成像中，其粘膜層腺體扭曲或拉長、腺腔模糊不清、網(wǎng)狀膠原纖維減少，粘膜下層顯示膠原混亂、拉長、倒向一邊、稀疏可見，主體彈性纖維破壞或幾乎消失；一些癌細胞類似于一個充滿了粘液且周圍被纖維蛋白包裹的容腔，占據(jù)了整個粘膜下層[37]。在鼠模型上應(yīng)用MPM診斷肺癌和肝癌的研究[37-39]中，均提到微型化多光子顯微鏡的設(shè)計與發(fā)展。以結(jié)腸癌卵巢轉(zhuǎn)移為例，有一些結(jié)腸癌患者行卵巢切除后最終病理報告卻無卵巢轉(zhuǎn)移；此時患者卵巢已切除，這對于年輕女性尤其有生育愿望的女性患者打擊很大。故此時急需一種原位實時的診斷方法來精確判斷卵巢是否出現(xiàn)轉(zhuǎn)移，即在執(zhí)行切除卵巢操作前進行明確的病理診斷。這將大大地幫助外科醫(yī)生有的放矢地進行精準(zhǔn)外科手術(shù)，更好地實現(xiàn)病灶清除、臟器保護、損傷控制[40]。多光子成像技術(shù)可滿足原位實時評判胃腸道腫瘤的轉(zhuǎn)移情況的需求。

3 多光子成像技術(shù)與影像學(xué)診斷技術(shù)、單光子成像技術(shù)比較

影像學(xué)檢查主要停留在器官組織水平，成像結(jié)果相對宏觀。目前臨床上對胃腸道腫瘤疾病患者常規(guī)例行CT或MRI檢查，以初步判斷腫瘤大小位置和進展程度，同時觀察轉(zhuǎn)移情況。相關(guān)文獻已報道CT掃描檢查在發(fā)現(xiàn)腸系膜淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移方面有很高的敏感性，而MRI發(fā)現(xiàn)結(jié)直腸癌肝轉(zhuǎn)移的敏感性較CT高[41]。同樣作為無組織損傷的檢查手段，CT與MRI圖像的閱覽均需具備一定的影像學(xué)專業(yè)知識。而根據(jù)CT、MRI成像結(jié)果所得的腫瘤分期判斷以及從術(shù)后病理的分期結(jié)果來看，低估腫瘤進展程度的案例不在少數(shù)。多光子顯微成像無損、實時檢查的特點，比CT或MRI影像學(xué)檢查具有更大的應(yīng)用空間，成像結(jié)果的獲得更快、實時性更強，在時間上和空間上更具優(yōu)勢。

相比影像學(xué)檢查，單光子共聚焦顯微內(nèi)鏡的成像結(jié)果能更好地呈現(xiàn)微觀結(jié)構(gòu)，其通過提供細胞形態(tài)學(xué)信息，在胃腸道腫瘤領(lǐng)域作為臨床上一非損傷成像工具也備受青睞[42]。但與多光子顯微鏡相比，單光子共聚焦顯微內(nèi)鏡提供細胞外組織的信息有限，成像深度淺，需外源性造影劑輔助成像，“光學(xué)活檢”效果差。共聚焦顯微鏡激發(fā)整個激光照射區(qū)域內(nèi)的染料分子，導(dǎo)致非焦點區(qū)域的染料過早漂白。而在多光子顯微成像中可實現(xiàn)自體熒光物質(zhì)的激發(fā)與SHG的結(jié)合，故無需外源標(biāo)記，也能夠提供組織學(xué)、胃腸細胞和細胞外基質(zhì)結(jié)構(gòu)信息甚至化學(xué)信息。就新鮮腸粘膜組織成像質(zhì)量而言，MPM成像也優(yōu)于共聚焦顯微鏡[16]。共聚焦顯微鏡顯示亞細胞結(jié)構(gòu)有限，而多光子成像能清楚顯示細胞和亞細胞結(jié)構(gòu)。相對單光子共聚焦顯微內(nèi)鏡，多光子光漂白和光毒性被降到最低，對生物組織損傷小，穿透深度更深?？偠灾?，多光子成像最大的特點是穿透性強，穿透深度深，能清晰顯示細胞及亞細胞結(jié)構(gòu)，且無需外源性染料，可實現(xiàn)“光學(xué)活檢”和“光學(xué)斷層掃描”[43]。

4 討論

臨床上術(shù)前穿刺活檢存在出血、針道、轉(zhuǎn)移、耗時等缺點。術(shù)后組織病理學(xué)診斷則需要取材及隨后的組織固定、包埋、切片、染色等步驟。MPM可以實時快速地捕獲腫瘤的組織學(xué)特征，反應(yīng)腫瘤細胞的代謝水平以及周圍間質(zhì)中膠原信號的變化且無需傳統(tǒng)病組織病理學(xué)活檢的繁雜步驟，具備實時、無損、穿透力高、分辨率高的優(yōu)勢。以實時評估直腸外科手術(shù)切緣情況為例，目前臨床上通過術(shù)中冰凍病理檢查來評價手術(shù)切緣情況，若切緣術(shù)中冰凍發(fā)現(xiàn)癌殘留，則必須返回重新切除已吻合好的腸吻合口。然而此時直腸已吻合完畢，這種尷尬的返工局面難免費時費財，光就腸吻合器的價格來說上萬元，且對病人造成的打擊更大。隨著多光子應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴展，以及胃腸道腫瘤多光子成像的實際操作可行性，MPM有望成為胃腸道腫瘤的一項準(zhǔn)確的實時診斷工具。當(dāng)然，作為一種腫瘤輔助診斷的新方法，MPM不僅能應(yīng)用于消化系統(tǒng)腫瘤尤其胃腸腫瘤，而且在皮膚癌、膀胱癌、肺癌等腫瘤中也有相關(guān)應(yīng)用報道。

迄今為止，大多數(shù)生物學(xué)光子顯微鏡依賴于激發(fā)常規(guī)熒光素或熒光蛋白。然而很少研究者使用雙光子激發(fā)內(nèi)源分子如NADH[44]和黃素類[45]，血清素的三光子激發(fā)[46]，以及膠原蛋白、骨骼肌、微血管的SHG[47]。隨著顯微內(nèi)鏡小型化和微型化的發(fā)展，已有小型化多光子顯微鏡用于直腸癌研究的報道。MPM原位實時無損診斷胃癌和結(jié)直腸癌，在光學(xué)組織活檢上有很大的發(fā)展空間[5,48]。MPM朝微型化方向發(fā)展也具有良好的應(yīng)用前景。在多光子成像技術(shù)設(shè)備創(chuàng)新上，可把多光子顯微鏡和多光子探頭結(jié)合，或多光子成像系統(tǒng)與內(nèi)鏡系統(tǒng)整合，通過器械組裝，實現(xiàn)多光子顯微內(nèi)鏡的推廣使用，不僅實現(xiàn)多光子成像，還可實現(xiàn)多光子攝像。這將是十分可觀的發(fā)展前景，很大程度上能改進臨床的診療過程。在例行的內(nèi)鏡檢查中，加上多光子探頭亦可實現(xiàn)“實質(zhì)上的活檢”[16]。

雖然已經(jīng)證實多光子在細胞水平上對于組織形態(tài)結(jié)構(gòu)的成像可以和傳統(tǒng)的金標(biāo)準(zhǔn)H-E病理切片能很好地契合，但是脫離于病理組織切片而僅僅從多光子成像判斷腫瘤的發(fā)生發(fā)展，是亟待大量臨床實踐與檢驗的。通過檢測細胞的氧化還原率（NADH/FAD）可以掌握腫瘤的代謝水平[37]，量化腫瘤的分化程度（高分化、中分化、低分化、未分化）以及腫瘤組織分型（乳頭狀腺癌、管狀腺癌、粘液腺癌、印戒細胞癌、鱗癌）。相比多光子光學(xué)量化指標(biāo)，外科醫(yī)生更愿相信親眼所見到的病理學(xué)組織形態(tài)與細胞結(jié)構(gòu)。因此，如何達到準(zhǔn)確顯示組織形態(tài)細胞結(jié)構(gòu)是一個關(guān)鍵問題。多光子成像的缺點在于其只對熒光激發(fā)，且由于激光系統(tǒng)設(shè)備配置的高要求，導(dǎo)致其價格昂貴。但仍有足夠理由相信胃腸道組織的多光子成像技術(shù)作為一個新興發(fā)展的光學(xué)活檢方法，將來也許能夠作為一項與傳統(tǒng)病理組織活檢并列甚至替代的診斷手段，在指導(dǎo)臨床實踐中評估胃腸道腫瘤進程或觀察組織膠原結(jié)構(gòu)改變方面提供有力證據(jù)。

基于非線性光學(xué)和飛秒激光鐳射之上的多光子顯微成像技術(shù)，通過利用活體組織中細胞本身產(chǎn)生的自體熒光及膠原組織產(chǎn)生的二次諧波，可以實時快速地獲得標(biāo)本的組織結(jié)構(gòu)和形態(tài)。它無需傳統(tǒng)病理活檢的組織切取、固定、包埋、切片、染色等步驟，是一種實時快速且無創(chuàng)的“光學(xué)活檢”診斷方法。多光子成像可以實時了解胃腸道腫瘤的組織結(jié)構(gòu)和細胞形態(tài)，快速診斷胃腸道腫瘤及評價外科手術(shù)切緣情況，可在不損標(biāo)本的情況下進行“光學(xué)活檢”，通過利用自體熒光激發(fā)和SHG，可以精細地評估基底膜、粘膜層、粘膜下層、漿膜的腫瘤浸潤情況。多光子成像技術(shù)可以很好地區(qū)分胃腸正常組織和腫瘤組織，可以實現(xiàn)腫瘤早期預(yù)測、判斷手術(shù)切緣有無癌殘留?？傊?，多光子成像技術(shù)在胃腸道腫瘤光學(xué)活檢中有很好的應(yīng)用前景，其朝微型化發(fā)展的趨勢勢不可擋，研發(fā)多光子內(nèi)鏡、多光子探頭、多光子腹腔鏡等可促進轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)的發(fā)展并開拓新的視野。

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Multiphoton imaging and optical biopsy of gastrointestinal tumors

DONG Xiaoyu, LIU Xiumin, LIU Zhangyuanzhu, YAN Jun
Department of General Surgery, Nanfang hospital, Southern Medical University, Guangzhou 510515, China

The assessment of tumor invasive depth, metastasis and if surgical margin had residual cancer were in urgent need of an in situ, real-time diagnosis technology to determine surgical treatment of gastrointestinal tract malignant tumor and the extent of resection surgery. Multiphoton microscopy can provide gastrointestinal tissue structure and cell morphology of realtime information. Multiphoton imaging technology had no exogenous marker of tissue, was extremely sensitive to collagen,had light of the tissue damage and deep penetration depth. Such characters enable the technology to be applied in gastrointestinal tumor as a new optical biopsy. The review aimed to overview the feasibility of multiphoton imaging for evaluation of gastrointestinal tumor optical biopsy and had a discussion on the development prospect of multiphoton imaging technology considerable.

gastrointestinal tumor; multi photon image; optical biopsy

2017-03-25

廣東省科技計劃項目（公益研究與能力建設(shè)專項）（2014B020215002）；廣東省自然科學(xué)基金重大基礎(chǔ)研究培育項目（2015A030308006）；廣州市產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新重大專項（201605130853148）；南方醫(yī)科大學(xué)臨床研究培育項目（C1033439）；南方醫(yī)院高層次課題匹配經(jīng)費計劃（2014067）；2016年廣州市科普經(jīng)費項目（K2016070302)

董小玉，E-mail: dongxysmu@163.com

嚴(yán) 俊，博士生導(dǎo)師，主任醫(yī)師，副教授，E-mail: yanjunfudan@163.com