消化道测压技术百年回顾

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作者：华中科技大学同济医学院附属协和医院消化科    侯晓华  向雪莲


消化道动力功能主要包括消化道蠕动、消化道通过时间、消化道电活动、消化道括约肌运动等，科学家为获得消化道动力功能参数进行了不懈的努力，其中最具有代表性的是消化道测压技术。消化道为中空器官，消化道平滑肌不断进行收缩与舒张运动，收缩时局部压力二升，而舒张时局部压力下降，这种变化在括约肌更为明显，如果能准确地将压力变化的机械信号记录下来，分析比较健康人与不同疾病患者的差异，就可以帮助诊断消化道动力障碍性疾病。


随着消化道测压技术的发展，对消化道动力功能的认识已从离体动物的观察发展到人体的实践，从实验室研究到临床探索，从简易的现象记录到多点压力参数的获取，更是发展到采用24～36个导联较为全面地了解某部分消化道动力特征。消化道测压技术的发展，不但体现了科学发展的艰辛，更体现了人类对科学的执着追求，对科学思维的建立也有非常大的帮助。


早在1877年，Gowers记录肛管静息压力并首次发现直肠扩张后肛管松弛。1883年，Hugo Kronecker和他的学生Samuel James Meltzer将2个橡胶气囊连于马利氏气鼓（一种气体压力传导装置）上，然后由该学生吞下气囊，使一个位于咽部，另一个位于食管的任何位置，记录吞咽过程中食管压力的变化情况，当时记录到食团经过球囊时压迫球囊造成的压力轻度升高和由于吞咽后肌肉收缩引起的食管压力变化，该实验即为人类历史上的首次食管测压。


1948年，Charles F Code采用注水的多腔导管及气囊记录了食管的蠕动。1950年，Gauer和Gienapp采用微型电磁压力传感器（Gauer传感器）来研究食管压力，这种传感器摆脱了以水为测压媒介，但有较强的热依赖性，因此限制了其在临床上的应用。1956年，Code等采用侧孔导管在胃食管连接处记录到了一个高压带，并将其称为胃食管括约肌（gastroesophageal sphincter），这是首次观察到胃食管连接部存在压力带。1973年，Waldeck等采用水灌注4侧孔导管进行测压，水灌注系统大致包括测压导管、针筒式灌注果（syringe pump灌注系统）及连接二者的压力感受装置。在灌注泵的一定压力支持下，测压导管的侧孔以一定的速度缓慢出水，导管位于食管腔内，具有一定压力的食管壁作用于出水孔，出水受到一定的阻力，此阻力传到压力感受器上被感知，从而间接测得了相应食管壁的压力。将测压导管（灌注速度5mL/min）以6mm/s的速度从胃内向外缓慢牵拉，记录下食管括约肌（low esophageal sphincter，LES）的压力，并得出牵拉技术测量LES压力优于静态测量的结论。Dodds等在1975年进行了快速牵拉测量LES压力，指出了“快速牵拉”的优越性。由于呼吸和吞咽的影响，LES的移动使测压孔与LES间存在相对位移，位移会导致LES压力测定的不准确性。针对这一现象，Dent等在1976年发明了“袖套”（sleeve）技术，袖套可以测量LES全长的压力，从而消除位移的影响，但临床使用时发现袖套技术对局部括约肌压力变化的敏感度比较低，无法准确反应LES的变化规律，甚至出现错误。而针筒式灌注泵灌注速度快（5mL/min或以上），该系统的高顺应性可以导致后期灌注速率的微小减缓，带来测压结果的偏差。


1977年，水灌注测压系统经过改进，诞生了液压毛细管灌注系统（hydraulic capillary infusion system），灌注速度降至0.6mL/min或更低，提供更精确的数据。除灌注系统的进步，测压导管也从最初的4侧孔导管发展到了6侧孔及8侧孔导管。到20世纪80年代，标准测压技术较为成熟，形成液压毛细管灌注系统、6～8侧孔测压导管和动态牵拉技术，得出了食管压力线性图。


20世纪70至80年代，固态测压系统开始出现，最初为固态变应片测压导管，之后又发展了固态电容测压导管。至90年代，消化道测压史发生重大变革，在压力图形显示上，Clouse和Staiano从地形图的形态获取灵感，共同开发了时空图（spatiotemporal plot）显像模式。该方法将传统的线性图转为立体图，生动、形象地同时反映出了测压时间、导管上压力感受装置位置及相应各处的压力，从而使测压结果的判读变得更加直观明了。


20世纪末21世纪初，高分辨率测压系统（high resolution manometry，HRM）的诞生在测压发展史上具有里程碑意义。以高分辨率食管测压为例，根据食管HRM的导管和测压原理分为21～36通道的水灌注HRM和测压通道高达33～36通道的固态HRM。间距≤2cm的通道实现了从咽部到胃的全程通道分布，可以在插管后一步到位，无需牵拉，使食管测压变得快速且高效。同时HRM的图像显示方法采用了“时空图”的模式，从而能简洁、直观、细致、高效、真实地检测食管动力状态。


测压技术的进步并未止步二单纯的HRM，在开发了HRM以后，又相继开发了高分辨阻抗测压技术（high-resolution impedance manometry，HRIM）和三维（three-dimensional）-HRM的技术。前者将阻抗技术与高分辨率测压技术结合，在高分辨率食管测压导管上嵌入阻抗电极，从而能在测压的同时监测食管腔内阻抗的变化，来观察和判断如食团清除状况、嗳气、反流等情况。后者基于固态HRM导管上密集的测压点及计算机软件重建与处理，得到立体的三维食管或肛管的动力图像，既可清晰表现食管或肛管的立体解剖，又可展现出相应结构的动力特点，实现了动力测定与解剖定位同时满足的目标。


从最初的测压探索到现在，时间过去了100多年，消化道测压技术得到了快速的发展。测压实现了从部分结构测压到全消化道测压，目前的测压技术不仅可以满足食管、直肠肛管测压的需求，而且依赖于内镜等技术的发展，更具备了胃、小肠测压（十二指肠空肠回肠测压）、Oddi括约肌测压及结肠测压的能力。测压数据从粗略到精细，测压过程从繁琐到简洁，结果判读从复杂到直观，经过初步训练的动力专业医师即可较快、较好掌握，笔者个人的感受是“睁开你的眼睛，你就能看到测压的结果”。消化道测压的实用性、可操作性、精细度和信息量的提升在科研和临床上均具有重大意义。


（文献来源：中华消化杂志，2015，35（01）：14-15）