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研究背景食管曲张静脉压力增高是直接导致血管破裂出血的关键因素,测量食管曲张静脉压力,对于评价出血风险及其防治效果具有重要意义。现有的食管曲张静脉气囊测压方法,是依据血管被刚刚压陷时(通过透明气囊观察),血管腔内外压力平衡的原理。操作者按照自己的经验判断曲张静脉被压陷时刻,决定曲张血管压力。测压结果依赖观察经验,因此存在主观性,也没有得到广泛认同与应用。如能建立一种基于计算机视觉的食管曲张静脉气囊测压技术,利用计算机视觉替代传统气囊测压方法人眼视觉,则能确定测压过程中曲张静脉被刚刚压陷的瞬间时刻,提高食管曲张静脉气囊测压技术的精确性。目的1.建立计算机视觉食管曲张静脉气囊测压技术;2.通过体外模拟食管曲张静脉的仿真测压,验证该项检测技术指标的可靠性和精确性;3.通过门脉高压症患者体内测压验证,与肝静脉压力梯度及预测出血风险其他因素对照,评估体内测压的可行性;4.前瞻性评估计算机视觉食管曲张静脉气囊测压技术对预测曲张静脉首次出血的价值,并探讨影响食管曲张静脉破裂出血的危险因素。材料与方法1.建立计算机视觉食管曲张静脉气囊测压技术(Computerized endoscopic balloon manometry , CEBM):由电子测压计与计算机共同组成,能同步记录曲张静脉压力与内镜测压图像改变。2.体外验证CEBM测压的可行性:将装有透明测压气囊的胃镜放置在食管模型中,对其中的模型曲张静脉内压力进行测量。曲张静脉模型有3种不同直径(3 mm, 6 mm, 9 mm),分别模拟轻、中、重度食管曲张静脉,模拟曲张血管充满水并与水柱测压计相连,通过调节水柱的高度而改变曲张静脉模型内压力。内镜医师只负责测压操作,不知道曲张血管模型内压力, 3种不同直径血管模型的压力范围均在8-36 mmHg之间。3.测试CEBM体内应用的可靠性与可行性:在23例肝硬化食管静脉曲张患者中,将测压结果与肝静脉压力梯度(Hepatic venous pressure gradient, HVPG)对照,以验证CEBM测压的临床可靠性。4.前瞻性评估计算机视觉食管曲张静脉气囊测压技术对预测曲张静脉首次出血的价值:纳入未发生过食管曲张静脉出血的57例肝硬化患者,CEBM测压并随访12个月,分析年龄、性别、肝硬化病因、食管曲张静脉内镜下表现(血管大小、红色征)、曲张静脉压力、肝功能严重程度Child-Pugh分级及腹水指标对食管曲张静脉破裂出血的影响,评价CEBM对预测曲张静脉首次出血的价值,并探讨影响食管曲张静脉破裂出血的危险因素。结果1.计算机视觉食管曲张静脉气囊测压技术运行稳定,在体内外实验中均完成压力检测;2. CEBM体外实验发现,不同直径模拟曲张静脉测压值与血管内实际压力值具有良好相关性(r≥0.993, P <0.001),测压值偏差小(95%C.I.: -0.13 cmH2O-0.33 cmH2O之间),模拟曲张静脉的直径大小不影响测压结果;3. CEBM体内验证发现,检测23例肝硬化食管曲张静脉压力,全部病例均测压成功,没有胸骨后疼痛、食管曲张静脉出血、难以控制的咳嗽及呼吸困难等严重副作用。平均每名患者5次测压所需的总时间为12±3 min (mean±SD)。测压可重复性好,变异系数小(r≥0.998)。平均食管曲张静脉压(25.6±4.8 mmHg)高于HVPG(18.1±3.7 mmHg),回归分析表明,食管曲张静脉压力与HVPG间具有良好的相关性(r=0.885, P<0.001),仅2例测压不满意,压力偏差稍大。曾有出血史病例的食管曲张静脉压力明显高于无出血史患者(28.6±3.1 mmHg vs 21.3±3.0 mmHg, P<0.001),粗大曲张静脉压力较细小血管高(26.6±4.7 mmHg vs 22.6±3.8 mmHg, P=0.05),有红色征患者食管曲张静脉压力较无红色征患者高(27.3±4.2 mmHg vs 22.5±4.1 mmHg, P=0.015)。Child-Pugh分级与食管曲张静脉压力无相关性,Child A级(n=11)患者平均压力为25.09±3.94 mmHg,Child B+C级(n=12)患者平均压力为25.71±5.52 mmHg (t=0.31, P=0.76);4.对57例肝硬化食管曲张静脉患者首次出血风险评估发现,1年内34例患者(34/57, 59.6 %)发生曲张静脉破裂出血。单因素分析表明,食管曲张静脉压力(bleeder 28.87±2.61 mmHg; nonbleeder 20.43±2.98 mmHg; P < 0.001)、曲张静脉直径(bleeder 8.91±2.04 mm; nonbleeder 7.09±2.75 mm; P = 0.006)、内镜下红色征(bleeding rate, bleeder 81% vs nonbleeder 47.2%, P = 0.012)预示较高的出血风险。多因素非条件Logistic回归分析发现,食管曲张静脉压力是预测首次出血的最主要危险因子(OR = 2.817, P = 0.003,95.0% C.I. 1.437-5.521)。食管曲张静脉首次出血时间的多因素Cox比例风险模型分析,最终进入方程变量只有曲张静脉压力。预测首次出血曲张静脉压力值的ROC曲线下面积为0.98 (95% C.I.: 0.95-1.00)。根据ROC曲线,计算曲张静脉压力阈值为25.3 mmHg,其预测出血的灵敏度与特异度均为91%。在25.3 mmHg的曲张静脉压力阈值以下患者,1年出血率明显低于25.3 mmHg以上的患者(P < 0.001)。影响曲张静脉压力的因素主要是血管直径与红色征表现。粗大的曲张静脉压力比细小血管内压力高(GradeⅢ26.56±4.46 mmHg vs GradeⅡ21.74±4.49 mmHg, P=0.02)。出血组34例病人,内镜下红色征者的食管曲张静脉压力比无红色征者增高(28.40±2.41 mmHg vs 23.25±3.69 mmHg, P < 0.001);非出血组23例病人,具有红色征者的食管曲张静脉压力同样比无红色征者升高(26.74±4.95 mmHg vs 19.97±2.18 mmHg, P < 0.001)。结论我们的研究提示,计算机视觉食管曲张静脉气囊测压技术有较高的准确性与可行性,据此测定的食管曲张静脉压力是预测食管曲张静脉破裂出血的主要危险因素,具有进一步开发应用的潜在价值。