使用光学相干断层成像对正常与炎症性小肠和结肠组织进行三维离体可视化

以三维方式观察肠道炎症

炎症性肠病，如克罗恩病与溃疡性结肠炎，影响数百万人，通常需要重复检查以跟踪肠道随时间的变化。现有工具要么在内镜检查中仅显示肠道表面，要么需要切取小片组织送检。此项研究探讨了一种基于光的成像方法，可以在不将组织切成薄片的情况下以三维查看肠道组织，长期目标是帮助医生更快、更温和地区分正常、发炎和瘢痕组织。

一种新的观察表层下的方法

该研究以光学相干断层成像为核心，这一技术利用近红外光的反射来构建组织结构的微小三维地图，有点类似于用光代替声波的超声。现代系统可以分辨大约一到两毫米深度内接近单个细胞尺度的特征，足以捕捉肠壁的重要层次。作者探讨了高分辨率版本的这一方法是否能够清晰显示小肠和结肠的正常模式以及这些模式在炎症性肠病中的变化。

从手术室到成像台

组织样本来自接受肠道手术的患者，取材部位包括看似健康的段落以及受克罗恩病或溃疡性结肠炎影响的区域。切除后，小块肠组织在溶液中冷却，平铺于盖玻片下并浸没在清澈的盐溶液中以便成像。研究者使用以1300纳米为中心波长的定制系统在网格上扫描每个样本，构建具有单微米尺度细节的三维数据块。随后，将相同样本按常规方式制成实验室切片、染色并数字化，使基于光的图像能与标准病理切片直接对比。

健康模式与病变模式

在健康小肠中，团队在俯视和侧视图中看到一片指状突起的“森林”，对应增加吸收面积的绒毛。在健康结肠中，他们看到规则排列的管状隐窝，呈紧密有序的网格，大小与间距相似；并能看到一条标明黏膜下方肌肉层的薄亮带以及位于其下的较松散的支持层。这些特征也出现在常规染色切片中，证实基于光的方法确实以三维方式捕捉到了已知的解剖结构。

克罗恩病与结肠炎如何扰乱风貌

来自克罗恩病患者的样本显示了通常秩序的破坏。在小肠中，绒毛变得不那么清晰且更为混乱；在结肠中，隐窝的宽度和高度各异，排列不再紧密，并且在上皮下出现了较厚的横向亮带，可能反映支持层的瘢痕化。在溃疡性结肠炎中，结肠黏膜看起来更为混乱，隐窝扭曲、出现囊肿样的物质聚集区（称为脓肿），以及表面层增厚，阻挡了对更深层的观察。这些变化与病理学家在染色切片中看到的相符，表明三维光学图像反映了相同的病变特征。

将纹理转化为数字

除了视觉印象外，研究者还使用数学工具来描述结肠表面模式的规则性或不规则性。他们分析了黏膜的俯视图，并将重复出现的隐窝模式转换为空间频率图。正常组织产生了清晰的环形信号，反映其均匀的间距，而来自克罗恩病和溃疡性结肠炎的发炎样本则丧失了这一环形信号，因为隐窝变形且不均匀。通过测量该环形信号的强度，团队能够可靠地区分正常与发炎组织，这提示了一个可能的疾病参与度数值指标。

这对患者意味着什么

总体而言，研究表明高分辨率光学相干断层成像能够以三维捕捉肠道组织结构，揭示正常与发炎肠道之间不同的微细和宏观模式。尽管该工作是在手术切除的组织上完成，且该方法在穿透深度上仍有局限，但它为未来在常规操作中扫描肠壁的工具奠定了基础，可能帮助医生在无需额外活检的情况下评估炎症与瘢痕。对患者而言，这有朝一日可能意味着通过更温和、更具信息量的成像获得关于疾病类型和范围的更清晰答案。

引用: Matt, A., Li, Y., Song, A. et al. Three-dimensional ex-vivo visualization of normal and inflamed small intestine and colonic tissue using optical coherence tomography. Sci Rep 16, 15568 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-46293-4

关键词: 炎症性肠病, 克罗恩病, 溃疡性结肠炎, 光学相干断层成像, 肠道成像