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光学相干断层扫描在肿瘤诊断中的应用

更新时间:2015-8-21:  来源:毕业论文

光学相干断层扫描在肿瘤诊断中的应用
  0 引言

  光学相干断层扫描 ( OCT) 是近年来发展较快的一种新型、高清晰的光成像技术,它利用弱相干光干涉仪的基本原理,检测生物组织不同深度层面对入射弱相干光的背向反射或几次散射信号,可对活体组织内部微细结构进行高分辨率的成像。

  1 OCT 的基本原理

  OCT 是一种新型的非侵入性的成像技术,是将光学相干技术和激光扫描共聚焦技术相结合而产生的,其原理与超声成像类似,通过测量光在靶组织反射回来的光强来获取图像。当从散射介质中返回的弹道光子和蛇行光子与参考光的光程差在光源的相干长度范围内,发生干涉,而漫射光子与参考光的光程差大于光源的相干长度,不能发生干涉,从而把带有被测样品信息的弹道光子和蛇行光子提取出来,进行成像,分析组织内部的微观结构。OCT 作为一种新兴的光学诊断技术,最大的特点与优势就是非接触式、非侵入性的对活体组织显微结构断层成像。其成像效果可近似于普通病理切片,且拥有快捷、无创等优点,是最具发展潜力的检查方法之一。

  2 OCT 技术在眼科肿瘤的应用

  OCT 是超声的光学模拟品,但其轴向分辨率取决于光源的相干特性,可达 10um , 且穿透深度几乎不受眼透明屈光介质的限制,可观察眼前节,又能显示眼后节的形态结构,在眼内疾病尤其是视网膜疾病的诊断,随访观察及治疗效果评价等方面具有精准、无创的独特优势。OCT 技术因其适用于眼部结构,近年来广泛应用于眼科相关肿瘤的检查与诊断。

  2.1 视神经胶质瘤

  视神经胶质瘤是视神经最常见的肿瘤之一,然而其病史呈现多样化,为诊治带来了困难。视神经胶质瘤的治疗方法在过去几年发生了很大变化,化疗和放疗可使病情稳定,并使一部分视神经胶质瘤患者的视力得到提高。视神经胶质瘤的治疗需要根据病人的具体情况制定个性化的治疗方案,并密切观察治疗效果以便及时调整[1].OCT 技术以其在视神经检测的优异特性,成为视神经胶质瘤治疗中关键的检测手段。最近微 OCT 技术使轴向及水平方向分辨率均达到 1微米,使活体视网膜检测接近病理组织学检查水平。新一代频域 OCT 不仅在测量轴向分辨率上有质的飞跃,而且在测量范围上也逐渐扩大。在扫描面积上,可以测量后极部、任一选定区域视网膜厚度。在深度上,深度加强成像技术、偏振敏感 OCT 及扫描光源 OCT,使扫描深度达到脉络膜、巩膜层面。因此,OCT 技术在视神经胶质瘤的诊断、治疗中发挥着不可替代的作用。

  2.2 OCT 在眼周肿瘤的应用

  眼睑与眼周肿瘤中,基底细胞癌在眼睑 80-90% 表现为非黑色素瘤,准确的检测出肿瘤侵袭的范围成为手术治疗的关键,因为眼周皮肤缺乏,在完全切除肿瘤的同时尽可能保留正常组织以保护正常功能及美观成为关键课题。尽管活检仍然是诊断的金标准,但 OCT 技术越来越多的被探讨作为诊断的标准之一。

  3 OCT 技术在全身肿瘤的应用与发展

  OCT 技术于上世纪九十年代就应用于眼科的临床实践中,经过不断地改进,如今的 OCT 技术已发展为前节 OCT(AS-OCT)、超高分辨率 OCT(UHR-OCT)、频谱 OCT(SD-OCT)以及增强 OCT(EDI-OCT)等许多种类,成为眼科临床中不可缺少的关键技术。随着 OCT 技术的成像效果逐步提高,其应用已不再局限于眼科,越来越多的研究者将其应用于其他部位的肿瘤诊断。

  3.1 OCT 技术在肺癌中的应用

  肺癌的确诊依赖于组织活检,但临床应用中组织活检又受到取材的限制,在无法取到足够多的组织样本时,往往不能给出明确的病理诊断。高分辨率 OCT 的应用为肺癌诊断提供了新思路。据 Hariri LP 等人的研究报道,他们选取常见的几种肺部肿瘤:腺癌、鳞癌(SCC)和低分化癌进行 OCT 检查和病理切片进行对比,以期待 OCT 技术能取代组织活检成为肺癌的确诊手段之一。3 名经验丰富的病理工作者经过 7个月的培训,对 82 例肿瘤样本的 OCT 结果进行单盲读片,结果显示平均准确率为 82.6%,其中腺癌的敏感性为 80.3%、特异性为 88.6%,鳞癌的敏感性为 83.3%、特异性为 87.0%,低分化癌的敏感性为 85.7%、特异性为 97.6%.以上研究成果表明,OCT 技术目前在肺部肿瘤诊断方面尚不能完全取代组织活检,但可作为一种重要的辅助检查手段[2].

  3.2 OCT 技术在乳腺肿瘤的应用

  前哨淋巴结(Sentinel Node)的清扫是乳腺癌手术中的重要步骤,诊断前哨淋巴结是否发生肿瘤转移往往依赖于术中的快速病理检查。全域 OCT(Full-field OCT)作为一种新兴的非侵入性、高分辨、快速成像的检测手段,为前哨淋巴结的术中诊断提供了新思路。据Grieve K等人的研究报道[3],对 38 位病人的 71 个腋窝淋巴结进行全域 OCT 检测,并由一名病理专家进行单盲诊断,与病理检查的结果进行对比分析,结果显示,仅依靠 OCT 图形诊断的敏感性为 92%,特异性为 83%.并且经过几个月的训练,病理专家对 OCT 图像的诊断准确率有所提高。

  3.3 OCT 技术在消化道肿瘤的应用

  随着内镜技术的发展,消化道肿瘤尤其是食管肿瘤的诊断治疗已取得了很大发展。Barrett 食管是食管下段的鳞状上皮被柱状上皮覆盖,普遍认为是获得性,并与反流性食管炎相关。近年来与 Barrett 相关的食管腺癌发生率不断增长,Lightdale CJ 的研究表明 OCT 技术在 Barrett 食管的筛查、监控、分层管理等方面有非常大的应用前景,通过 OCT 技术与内镜的结合,可有效的对食管上皮组织进行观察[4].

  据张明宝,郭建强的报道[5],研究收集了 152 例因消化道恶性肿瘤行根治术患者的手术切除标本,应用 OCT 技术对正常位置、肿瘤边缘位置及肿瘤位置成像,对比分析其 OCT 图像与显微镜下组织病理图像,两者符合率为 90.78%,敏感性为 88.28%,特异性为 91.78%.结果表明 OCT 与组织病理诊断的符合率较高,因 OCT 技术拥有非侵入性、高分辨率实时成像等优点,与内镜结合在消化道肿瘤的诊断中有极大的应用潜力。

  4 OCT 技术在肿瘤诊治的应用前景

  综上,OCT 技术近年来快速发展,已成为临床诊断中不可缺少的工具之一,应用前景十分广阔。OCT 技术的最大优势就是非侵入性、高分辨率、快速地对活体组织显微成像,其效果在很多部位已近似于普通病理切片。但随着 OCT 技术的不断创新 , 以及其具有非侵袭性、快速、高分辨率的独特优点与内镜技术的完美结合,相信在不久的将来 ,OCT 将在各个领域肿瘤诊治中发挥巨大的作用 , 使肿瘤的诊断治疗更为精准化。

  参考文献

  [1] Nair AG, Pathak RS, Iyer VR, et al. Optic nerve glioma: an update. IntOphthalmol. 2014 Aug;34(4):999-1005.

  [2] Hariri LP, Mino-Kenudson M, Lanuti M, et al. Diagnosing lungcarcinomas with optical coherence tomography. Ann Am Thorac Soc.2015 Feb; 12(2): 193-201.http://www.lwfree.cn/

  [3] Grieve K, Mouslim K, Assayag O, et al. Assessment of Sentinel NodeBiopsies With Full-Field Optical Coherence Tomography. TechnolCancer Res Treat. 2015 Mar 24. pii: 1533034615575817.

  [4] Lightdale CJ. Optical coherence tomography in Barrett's esophagus.Gastrointest Endosc Clin N Am. 2013 Jul; 23(3): 549-63. doi: 10.1016

  [5] 张明宝 , 郭建强 . 光学相干断层扫描在消化道肿瘤诊断中的应用[J]. 山东医药 ,2012,52(48):88-89.

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