光學技術幫助腸胃診斷？

影像技術和內鏡技術都是將人的肉眼無法直接看到的東西，通過X射線、超聲波或者光纖技術展現到醫生跟前，使醫生不再需要隔著肚皮猜瓜。診斷的精確度是傳統的問病史和查體無法相比的。現代醫學對胃腸病診斷水平的提高，離不開光學技術的進步。

光學技術提高內鏡診斷水平的主要途徑之一是提高解析度。熟悉攝影的都知道解析度對照相機意味著什麼，對內鏡來說解析度也是至關重要。同一幅內容的數碼圖片，解析度高的就可以列印的更大一些，而解析度低的則只能列印的小一點。所以婚紗攝影店的圖片解析度都要很高，這樣印成海報大小的時候還會很清晰，如果是普通卡片機拍的，列印成海報大小就會出現馬賽克。如果對攝影一竅不通，總還從網上下過電影吧？動輒數十G的高清電影，和視頻網站上所謂的標清電影總能分出不同來吧？其實內鏡診斷和電影更像，因為內鏡診斷都是在實時動態觀察中得出的，存儲下來的圖像只是視頻截圖，更多是用來寫文章或者開會演講用的。

內鏡解析度越高，就能夠展現更多的細節，細節對胃腸病的診斷有什麼用呢？用處太大了。關注過前面關於早期胃癌診斷方面文章的朋友，應該已經知道：做胃鏡的一個重要意義是發現還沒有癥狀的早期胃癌。而早期胃癌相對進展期的胃癌，面積更小，表面和周圍正常粘膜基本平行，既不明顯隆起也不明顯凹陷。但是如果仔細看，就會發現這個地方和周圍不太一樣。怎麼不一樣？是胃小凹不一樣。從胃鏡下看，胃粘膜是非常光滑的，但放大了看，或者解析度足夠高的時候，就會發現其實一點也不光滑，有很多規則排列的凹陷的小孔，或者突起的像鵝卵石一樣的結構，這就是正常的胃小凹。而早期胃癌的胃小凹因為癌細胞的侵犯，胃小凹變得很不規則，甚至完全消失。如果用老式的胃鏡，解析度比較低，就可能發現不了這樣細微的變化。而新式的高解析度的胃鏡，再配上一個大的顯示屏，胃小凹分毫畢現。這樣的變化自然更容易發現。第一次用高解析度內鏡的感覺，就像我第一次看高清壓制的《王者歸來》，居然發現每個獸兵脖子上都系著一條噁心的領巾，之前看過多次普通DVD壓制的都沒有注意。

放大內鏡則是在高解析度內鏡基礎上發展起來的。不過有的高解析度內鏡裝備了，大部分卻沒有裝備。高解析度內鏡是自動對焦的，隨著目標和鏡頭的遠近自動調焦，保持影像清晰。想看到更清晰的細節就得靠的近些，但靠的過近，自動調焦就無法實現了，就需要固定一個焦距。放大內鏡在靠的很近時會啟動另外一個固定焦距，這個焦距是不能自動調節的，所以往往需要加一個透明帽，頂到胃粘膜上時，使粘膜和鏡頭保持一個固定的距離。

提高解析度的方法，主要是依靠的鏡頭的改進。和數碼相機像素值的飛速提高一起，內鏡鏡頭的像素值也是一再提高。已經從最初的幾十萬，到如今的數百萬像素。但內鏡提高解析度還有一個途徑，就是光源。要觀察人體內部，必須提供足夠的光源，要不然漆黑一片，別說診斷疾病，連進都進不去。內鏡的光源由適當強度的紅、綠、藍三色光源混合得到的白光，胃粘膜各層對三色光的吸收率和反射率不同，就形成了圖像。人體粘膜組織本質上是無色的，有顏色是因為血液里血紅素的原因。這三種色光里，紅色光的波長最長，穿透力最強，藍色波長最短，穿透力最弱。波長越短，產生的像素點越小，單位面積內像素數量越多，也就是解析度越高。基於這樣的原理，奧林巴斯公司率先發明了窄帶成像技術。在內鏡射入光源時，可以由白光切換成單色的藍光，也就是把光譜的帶寬限定在一個較窄的範圍內。這樣一來雖然亮度降低了，但卻提高了解析度。

但是窄帶成像的意義還不僅於此，這就涉及到光學的另一個方面，那就是對比度。什麼是對比度？有什麼意義？舉個例子，下面兩張圖裡，每張都有一百個點。如果問你第一張圖裡，各有多少個紅色的和藍色的，可能一時難以回答，得仔細去數。但如果是第二張，我們很容易就知道紅藍各有一半，各是50個。這因為將小點分類整齊排列之後，把混亂排列變成分層，消除了彼此之間的干擾。使用白光可以獲得與自然狀態下相一致的影像，但因為各種色光的光穿透力不同，深層和淺層的信息混合在一起，可能掩蓋一些細節。將入射光源光譜縮窄之後，光線僅能達到淺層，這樣淺層的細節沒有了深層的干擾，就更加清晰的展現出來。而胃小凹的改變就在淺層。

第一張：雜亂排列

第二張：整齊排列

進入21世紀之後，內鏡技術第一次使用了激光作為射入光源。其實這也不算什麼新東西，只不過把一種實驗室里常用的顯微鏡，叫做激光共聚焦顯微鏡微型化以後和內鏡整合在了一起。為什麼要用激光？我們需要先了解激光的特性。第一，激光相比普通光，可以更加精確的到達投射部位，而很少有發散。第二，激光的光譜的頻率更加單一，一次激發的激光色更純，可以獲得更小的像素點。依靠第一個特性，可以對觀察的粘膜組織進行逐層的掃描，掃描的厚度可以達到僅有幾個微米。這樣做有什麼意義呢？意義和病理檢查一定要做切片一樣。因為人體組織不透明，所以成塊看只能看到表面，要分析內部，切成一個個薄片，達到可以透光的程度，把立體的組織轉換成二維圖像，就可以觀察了。而依靠第二個特性，可以把解析度提高到更高的高度。放大內鏡只能放到到一百多倍，再放大就會出現馬賽克，而共聚焦顯微內鏡則最大可以放大五百到一千倍，這已經達到甚至超過了普通顯微鏡檢查的放大倍數了。別說胃小凹，連細胞、微血管都可以清晰顯示。現有的高速掃描的探頭式共聚焦顯微內鏡，甚至可以顯示紅細胞在微血管里滾動的動態視頻。這以前只在科教片里看過。儘管大家對共聚焦顯微內鏡在臨床上究竟能夠起到多大作用還有疑問，但這無疑是當前光學技術在內鏡檢查中展現的極致了。

高解析度內鏡

放大內鏡

共聚焦激光顯微內鏡

如果說鏡頭和光源的技術是為胃病診斷提供了彈藥，那現代光纖傳輸技術則是將這些彈藥發射的工具。前面已經說過，人的胃腸道內漆黑一片，如果要看清必須要有光源。光纖技術之前，無論是攝入的光還是反射出來的光只能沿直線傳播，所以內鏡只能是直的，做胃鏡就像江湖表演吞劍一樣，要病人頭用力後仰，極度痛苦還不安全。腸鏡？連想都不敢想。隨著光纖技術的應用，光線可以沿著彎曲的鏡身無損傳播，軟管式的內鏡才能成為現實。除了消化內鏡，支氣管鏡、膀胱鏡等等也都是得益於光纖技術。

當然，光學技術只是作為一個工具。要診斷疾病，還要依靠醫生的主觀判斷。比如表面微細結構的變化，不管是胃小凹，還是結腸隱窩，從正常、炎症、癌前病變到癌症都有規律可循。這些規律是在理解病理學的基礎上，經過專業人員長期的觀察總結出來，再通過學術會議、培訓和論文發表，被全世界的內鏡醫生學習和掌握，同時在實踐中進行驗證。當大家發現這些規律確實可行的時候，就變成教科書和指南中的文字。如果不可行，不管吹的再響，有多少高官支持，拿到國家級獎，依然會被大多數臨床醫生所拋棄。

（作者：lw56102，健康中國人網總編、科普作者）

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