共聚焦显微内镜是新近发明的一种诊断工具，能够对细胞进行实时光学切片成像，这种切面的成像类似组织细胞学获得的切片一样。通常情况下，内镜医师根据对光学切片所提供的二维图像进行解析而实现对病变的病理学改变进行推断性诊断的目的。近期有研究利用实验室用共聚焦显微镜（共聚焦显微内镜的前身），成功对小鼠的肠粘膜的微结构进行了3D成像。但该技术能否应用于人体消化道内镜检查尚不明确。
山东大学医学院齐鲁医院消化内科的医生们首次采用3D成像结合共聚焦显微内镜技术对存在食管病变的患者进行了检查及图像重建。在该项研究中，作者致力于在采用3D成像共聚焦显微内镜作为诊断手段，开发出一套更先进的诊断方法，使这种诊断方法能够比拟病理诊断，可识别上皮表面成熟度并提高对食管鳞状上皮内瘤变诊断的准确性。这一结果发表在2013年12月的Gut杂志上。
在3D重建期，作者首先对8个健康人进行3D显微内镜检查，并对所获得的不同切面的2D图像利用图像处理重建了乳头内毛细血管袢的微结构以及食管上皮的立体结构（图1）。在解析3D微结构的基础上，作者开发出一项新的表面成熟度评分（详见注解和图2）用来分析内镜检查所获得的一系列共聚焦图像。
图1. 食管上皮微结构
（A）横向角度观察三维（3D）重建的上皮组织及乳头内毛细血管袢。可见聚焦平面和乳头内毛细血管袢轴之间的倾斜方位关系。重建上皮图像的更深层次一半进行了透明化处理以便更清楚的显现重建的乳头内毛细血管袢（红色箭头所示）。乳头内毛细血管袢轴（绿色箭头所示）与共聚焦扫描的Z轴呈一个倾斜的角度。
（B）食管上皮的三维微观结构示意图。可以观察到从基底层向表皮层过度的表面成熟梯度（绿色箭头所示）。在与乳头内毛细血管袢成倾斜角度的一个光学切面上，大部分成熟梯度投影在乳头内毛细血管袢上升的方向上。BM代表基底膜；EC为上皮细胞；OS为光学切面。
（C）与乳头内毛细血管袢轴成一倾斜角度切面共聚焦图像。在图像重建过程中，掩盖了乳头内毛细血管袢（黄色范围），进一步三维立体处理时是根据这些掩盖层的堆叠进行计算得出。
（D）与乳头内毛细血管袢轴呈倾斜角度的切面的组织细胞形态学图像（H&E染色）。比例尺为10μm。在图（C）和（D）中均可见从包绕着乳头内毛细血管袢的基底层到外层，细胞的厚度逐渐变薄（长绿色线条与短绿色线条比较）。同样在图（C）和（D）中均可见围绕乳头内毛细血管袢的空间内细胞组成光圈样的椭圆形结构（黄色箭头所示）。
（E）乳头内毛细血管袢和上皮组织共存在的3D重建图。重建的乳头内毛细血管袢有很多由血细胞存在造成的微小的填充缺损（红色星号标出）。乳头内毛细血管袢纵轴（绿色箭头）与共聚焦扫描平面Z轴（红色箭头）成一斜向角度。
图（C）、（D）和（E）均可见单个光圈存在极性：随着乳头内毛细血管袢的上升，光圈向着与毛细血管袢延伸方向统一的方向延伸（长双边蓝色箭头与短蓝色箭头比较）。
在表面成熟度评分（SMS）诊断阶段，共采用该种检查方式筛查了1214名患者，同时获得病理切片进行病理诊断，以了解新开发的表面成熟度评分系统诊断食管上皮内瘤变的准确性和对表面成熟度判断的准确性，进一步完善该套系统。
经检查64名患者确诊为侵袭性食管病变。这64名患者共聚焦显微内镜检查所获得的图像被挑选出来，同时使用之前传统的评分诊断方法（如染色内镜、窄带成像内镜等对乳头内毛细血管袢的完整性）进行了诊断。比较不同方法诊断的灵敏度和特异性。
结果发现在鉴别诊断鳞状上皮内瘤变与其他非侵袭性食管上皮病变的过程中，与传统的共聚焦图像分析方法相比较，新建立的表面成熟度评分系统有着更高的灵敏度（81.0%，95%可信区间58.1%-94.6%）和特异性（90.7%，95%可信区间77.9%-97.4%）。
上述实验结果证实3D共聚焦显微内镜为观察食管上皮立体结构提供了十分有价值的观察角度。而在此基础上发展出的表面成熟度评分系统是一种全新的、可行性强的，在内镜检查进行过程中能鉴别诊断瘤样病变的方法。
注解：表面成熟度评分
Ø Existence: halos present around the IPCLs and outwardly abate
1. 存在性：乳头内毛细血管袢周围光圈存在且向表面层发育光圈逐渐减弱。
Ø Gradient: thickness of each layer of cells becoming outwardly thinner
2. 梯度：每一层细胞的厚度向表面发展方向逐渐变薄。
Ø Polarity: a single halo extending further in a certain direction.
3. 极性：单独的光圈会向某一个特定方向扩展。
Ø Compass effect: different halos within the same confocal image have a polarity in a common direction.
4. 指南针效应：存在于同一个共聚焦视野内图像内的不同的光圈在某一特定的方向上具有相同的极性。
图2. 表面成熟的食管鳞状上皮在共聚焦显微内镜下的表现特征
研究背景
食管鳞状细胞癌是食管癌主要的病理类型。因肿瘤形成过程与血管新生及形成密不可 分，所以之前传统的内镜下筛查食管癌及食管癌癌前病变的方法，无论是放大内镜、窄带成像技术还是激光共聚焦显微内镜技术，都主要是依靠了解食管上皮内微血 管形态变化而对早期的食管鳞状细胞癌和食管鳞状上皮内瘤变进行推断性诊断。
然而，因微血管改变并非上皮内瘤变发生的直接病变特征，所以其诊断准确性有限。诊断食管鳞状上皮内瘤变的金标准为病理切片观察到细胞存在核质异型性，且表面成熟度丧失（即极性消失）。
表面成熟度是指细胞从立方形基底层向光滑表面层迁移过程中细胞形态学发生的梯度性改变，是食管上皮非瘤样病变和瘤样病变进行鉴别诊断的关键特征之一。然而现 有的内镜诊断技术无法像病理诊断一样对表面成熟度进行测定，也无法以表面成熟度的测定作为筛查食管鳞状上皮样瘤变的标准。
