吲哚菁綠分子熒光影像在原發(fā)性肝癌的應(yīng)用進(jìn)展

方馳華，曾思略，楊劍

(南方醫(yī)科大學(xué)珠江醫(yī)院肝膽一科 廣東省數(shù)字醫(yī)學(xué)臨床工程技術(shù)研究中心，廣東 廣州 510282)

原發(fā)性肝癌目前在全世界范圍系位列第6位常見惡性腫瘤及第4位腫瘤致死病因，我國肝癌發(fā)病率、死亡率均居世界前列，使得我國人民群眾的健康與生命受到嚴(yán)重威脅[1-2]。根治性手術(shù)是肝癌病人首選的治療方式，但由于存在腫瘤切除不夠徹底、微小癌灶漏診等問題，目前術(shù)后5年生存率僅為18%[3]。

近年來，以吲哚菁綠(indocyanine green，ICG)分子熒光影像為代表的分子影像技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用在普通外科的手術(shù)中，并為肝癌的外科治療提供了新的武器[4]。自上世紀(jì)50年代被FDA批準(zhǔn)進(jìn)入臨床以來，ICG主要被應(yīng)用于眼底血管造影、肝功能儲備檢查等方面；2008年日本Aoki教授首次使用ICG熒光導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)行解剖性肝切除術(shù)，實(shí)現(xiàn)肝段染色，成功率達(dá)94.3%[5]。目前ICG在肝臟腫瘤的創(chuàng)新應(yīng)用主要包括微小肝癌偵測、腫瘤邊界界定以及聯(lián)合三維可視化技術(shù)實(shí)現(xiàn)肝段染色導(dǎo)航解剖性肝切除等方面[6]。國內(nèi)外各個中心相繼開展該項(xiàng)技術(shù)為ICG分子熒光影像在肝癌手術(shù)應(yīng)用療效提供更多的循證醫(yī)學(xué)證據(jù)，其實(shí)用價(jià)值值得進(jìn)一步討論及關(guān)注。

一、偵測微小肝癌

傳統(tǒng)影像學(xué)檢查對于小于1 cm的微小肝癌的偵測率并不理想，容易漏診，導(dǎo)致肝癌術(shù)后復(fù)發(fā)率較高。在近紅外光照射下，ICG利用本身特性，與血清蛋白結(jié)合的大分子化合物對于腫瘤具有高度敏感性，術(shù)中病灶僅需200個腫瘤細(xì)胞即可顯像，可觀察到最小1 mm的病灶[7]。Ishizawa于2009年首次報(bào)道ICG分子熒光影像在肝切除術(shù)中能夠?qū)崟r高靈敏度識別微小癌灶，提高手術(shù)的準(zhǔn)確性[8]。其原理為ICG在肝臟被肝細(xì)胞選擇性攝入后，經(jīng)膽道排泄，當(dāng)肝細(xì)胞癌變或出現(xiàn)肝硬化結(jié)節(jié)時，一方面ICG可在肝癌組織特異性聚集；另一方面由于正常肝臟組織被破壞、擠壓變形，使得對ICG的攝取及排泄均受影響，從而肝癌組織與正常的肝組織在熒光照射下形成光強(qiáng)對比，術(shù)中實(shí)時顯示病灶。一項(xiàng)研究報(bào)道顯示[9]：28例病人通過術(shù)前注射ICG術(shù)中新發(fā)現(xiàn)微小病灶10個，其中肝細(xì)胞肝癌4個(4/10，40.0%)；37例病人術(shù)中給藥，新發(fā)現(xiàn)微小病灶12個，病理回報(bào)肝細(xì)胞肝癌5個(5/12，41.6%)。筆者團(tuán)隊(duì)研究結(jié)果顯示[10]：ICG分子熒光影像可發(fā)現(xiàn)術(shù)前CT、MRI等傳統(tǒng)影像所未發(fā)現(xiàn)的微小癌灶及肝硬化結(jié)節(jié)。57例病人術(shù)中ICG熒光影像比術(shù)前CT多發(fā)現(xiàn)17個病灶，其中病理證實(shí)10個為肝細(xì)胞肝癌(10/17，58.8%)，7個為肝硬化結(jié)節(jié)?？梢奍CG分子熒光對于原發(fā)性肝癌病人術(shù)中偵測微小癌灶、衛(wèi)星灶具有實(shí)用價(jià)值。對于復(fù)發(fā)性肝癌再次接受手術(shù)病人，術(shù)中尋找復(fù)發(fā)癌灶十分困難，應(yīng)用ICG分子熒光影像技術(shù)能夠準(zhǔn)確定位癌灶，指導(dǎo)術(shù)中再次切除腫瘤。復(fù)發(fā)癌灶常不局限于一處，ICG熒光能夠偵測到CT及釓塞酸二鈉(Gd-EOB-DTPA)磁共振增強(qiáng)圖像未發(fā)現(xiàn)的微小轉(zhuǎn)移灶。與傳統(tǒng)的腫瘤偵測手段相比，ICG的應(yīng)用使得微小癌灶的偵測率上升，有利于降低術(shù)后復(fù)發(fā)率，提高術(shù)后生存率。

ICG分子熒光影像對于微小肝癌及衛(wèi)星病灶的偵測有較高的靈敏度，但由于ICG熒光本身缺陷，具有較高的假陽性率，術(shù)中單憑肉眼難以區(qū)分癌灶與肝硬化結(jié)節(jié)等良性病變，建議切除后送快速病理切片明確熒光結(jié)節(jié)性質(zhì)，進(jìn)一步確定或修改手術(shù)方案。對于深部病灶，ICG熒光影像偵測深度有限，無法探及肝實(shí)質(zhì)深部結(jié)節(jié)。在離斷肝實(shí)質(zhì)過程中，如發(fā)現(xiàn)有可疑結(jié)節(jié)可行熒光偵測，防止遺漏微小癌灶；肝切除后可再次用ICG熒光偵測肝斷面，確保切緣無腫瘤殘余，以達(dá)到R0標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)根治性肝切除。

二、原發(fā)性肝癌邊界界定

如何在手術(shù)中精準(zhǔn)、實(shí)時顯示腫瘤邊界是外科醫(yī)師面臨的一個挑戰(zhàn)性問題。以往對于腫瘤邊界的判斷依靠醫(yī)師的肉眼觀察、觸診及術(shù)中超聲定位，存在一定的誤差。ICG分子熒光影像可在活體狀態(tài)下對生物體內(nèi)細(xì)胞分子水平的病變狀態(tài)進(jìn)行定性和定量分析，客觀顯示腫瘤邊界信息，進(jìn)行腫瘤邊界界定，同時實(shí)現(xiàn)目標(biāo)區(qū)域肝實(shí)質(zhì)的3D染色及術(shù)中實(shí)時導(dǎo)航。不同分化程度的肝癌病灶所顯示的熒光類型不同，高分化的肝癌組織由于形態(tài)結(jié)構(gòu)接近正常肝細(xì)胞，表現(xiàn)為全熒光信號；低分化的肝癌細(xì)胞由于本身不攝取ICG，但是壓迫周圍正常的肝臟組織，導(dǎo)致ICG排泄緩慢，從而大多表現(xiàn)為環(huán)形熒光；中分化的肝癌所表現(xiàn)的熒光類型介于兩者之間，為混合性部分熒光。

在行肝切除術(shù)過程中，若切除范圍不足，則導(dǎo)致腫瘤殘余。無法達(dá)到R0切除標(biāo)準(zhǔn)；若切除范圍過大，會增加血管損傷概率及導(dǎo)致術(shù)后肝衰竭發(fā)生。以往觀點(diǎn)認(rèn)為：最為理想的切除范圍是切緣至少距離腫瘤1.5～2.0 cm。但是，對于瘤體巨大的復(fù)雜性巨塊型肝癌病人，需要考慮剩余肝體積以及防止術(shù)后肝衰竭，難以滿足此要求[11]。ICG具有良好的腫瘤邊界界定能力，術(shù)中根據(jù)熒光所顯示腫瘤邊界進(jìn)行切除，結(jié)合快速冰凍病理檢查，在切緣陰性前提下，保留更多殘肝組織，為巨塊型肝癌病人提高手術(shù)安全性，降低術(shù)后復(fù)發(fā)。Nishino等[12]應(yīng)用ICG開發(fā)一個新型醫(yī)學(xué)圖像投射系統(tǒng)(medical imaging projection system，MIPS)用于實(shí)時導(dǎo)航肝切除術(shù)；23例病人中有21例可清晰顯示邊界線，MIPS有望作為一種新型的肝切除實(shí)時導(dǎo)航系統(tǒng)用于肝切除過程中的解剖邊界界定。有Meta分析報(bào)道，ICG分子熒光影像在肝臟腫瘤精準(zhǔn)診療的應(yīng)用，可有效界定腫瘤邊界，提高切緣的陰性率[13]。

三、確定左右半肝界線

1888年，Rex通過研究肝臟分葉與門靜脈分支情況，提出以肝鐮狀韌帶將肝臟分為左右葉的不合理性。1897年，James Cantlie通過研究發(fā)現(xiàn)，從膽囊底部到下腔靜脈的平面切開肝臟，兩側(cè)肝臟的重量相近，從而提出了把肝臟分為左右半肝的Cantlie線[14]。但在臨床手術(shù)實(shí)踐中，并非所有病人左右半肝分界均為直線，正常解剖學(xué)定義的Cantlie線無法很好作為解剖標(biāo)志用于術(shù)中定位左右半肝切除。應(yīng)用ICG分子熒光影像進(jìn)行半肝染色時，多數(shù)Cantlie線為不規(guī)則走向，包括地圖狀、駝峰狀等形態(tài)。這對于導(dǎo)航半肝切除具有重要意義，一般肝功能正常病人保留30%肝體積即可確保避免術(shù)后出現(xiàn)肝衰竭風(fēng)險(xiǎn)，而對于肝硬化病人則需要保留40%左右的剩余肝體積才能保證圍手術(shù)期安全。正常肝臟為不規(guī)則楔形，肝中葉左右半肝交界部分最為厚實(shí)，半肝切除界線稍微偏移可能導(dǎo)致切除過多的肝組織，可謂“差之毫厘，失之千里”。因此，根據(jù)ICG熒光染色個體化確定左右半肝界線，更符合實(shí)際肝臟解剖，能夠?qū)嵤└鼮榫珳?zhǔn)的肝切除，盡可能保留更多正常肝組織，降低圍手術(shù)期肝衰竭風(fēng)險(xiǎn)。而且，與阻斷半肝血流、觀察肝臟表面缺血線、超聲引導(dǎo)下門靜脈注射美藍(lán)標(biāo)記等方法相比，ICG能夠避免缺血線顯示不清、染色劑易被快速洗脫等問題，對肝臟持久染色，且染色不局限于表面，達(dá)到立體染色效果，能在術(shù)中較好地顯示左右半肝界限，輔助導(dǎo)航手術(shù)。

四、結(jié)合三維可視化技術(shù)實(shí)現(xiàn)解剖性、根治性、功能性肝切除

Makuuchi于上世紀(jì)提出的解剖性肝切除，目前已被廣泛學(xué)者認(rèn)可。解剖性肝切除的理論基礎(chǔ)為通過完整切除腫瘤所在門靜脈流域，從而切斷腫瘤經(jīng)門靜脈流域肝內(nèi)傳播的途徑。既往受技術(shù)限制無法獲得精準(zhǔn)肝段界線，因此行解剖性肝切除時多以Couinaud分段作為理論基礎(chǔ)。但是，肝臟腫瘤生長位置不定，臨床中常發(fā)現(xiàn)由于腫瘤對正常肝臟的擠壓等使得肝臟內(nèi)部結(jié)構(gòu)變形，導(dǎo)致實(shí)踐中根據(jù)正常解剖標(biāo)志進(jìn)行肝切除術(shù)時不準(zhǔn)確，正常肝臟被切除過多或者進(jìn)行肝段切除時殘余沒有功能的肝臟組織。三維可視化技術(shù)根據(jù)血流拓?fù)鋵W(xué)理論，即每個獨(dú)立的肝段有其獨(dú)立的門靜脈供血及肝靜脈回流，進(jìn)行個體化肝分段，在術(shù)前精準(zhǔn)評估肝段區(qū)域，確定肝臟切除平面，從而更好地指導(dǎo)術(shù)前規(guī)劃。術(shù)中將ICG通過正染法或反染法進(jìn)行肝段立體染色，精準(zhǔn)導(dǎo)航肝段及半肝切除。該項(xiàng)技術(shù)的關(guān)鍵在于術(shù)中精準(zhǔn)定位目標(biāo)門靜脈分支。王曉穎等[15]報(bào)道了超聲引導(dǎo)下聯(lián)合三維可視化行門靜脈穿刺，26例病人均穿刺成功，其中22例(84.6%)ICG染色滿意，術(shù)后無Ⅲ級以上并發(fā)癥，圍手術(shù)期無死亡病人，證明了該項(xiàng)技術(shù)的安全性及可行性；筆者所在研究團(tuán)隊(duì)研發(fā)了LHNS手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)(軟件著作權(quán)號：No. 2018SR840555)，應(yīng)用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)將三維圖像和ICG熒光影像進(jìn)行多模圖像實(shí)時融合用于導(dǎo)航3D腹腔鏡肝切除手術(shù)，更好地實(shí)現(xiàn)腫瘤邊界界定、肝切除范圍確定和肝內(nèi)血管導(dǎo)航，預(yù)防和減少術(shù)中出血，實(shí)現(xiàn)了解剖性、功能性和根治性肝切除[16-17]。目前該項(xiàng)技術(shù)正在逐步完善及推廣應(yīng)用。

五、ICG相關(guān)分子探針研究進(jìn)展

盡管ICG分子熒光影像技術(shù)已經(jīng)比較成熟并得到廣泛應(yīng)用，但是對于近紅外熒光探針的研究從未停止。由于ICG熒光本身的特性，所能偵測的腫瘤較為表淺且沒有主動靶向性，現(xiàn)有研究通過借助不同分子探針，聯(lián)合磁共振、光學(xué)、核素和超聲等影像學(xué)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對細(xì)胞的非侵入式顯像，同時通過主動靶向?qū)崿F(xiàn)術(shù)中精準(zhǔn)的近紅外熒光手術(shù)導(dǎo)航。針對肝癌的特異性靶向關(guān)鍵分子，將ICG分子染料結(jié)合其他材料制作特異性多模納米分子探針，注入肝癌動物模型，可以特異性與肝癌細(xì)胞表面關(guān)鍵分子受體相結(jié)合，利用光聲成像技術(shù)，實(shí)現(xiàn)功能可視化，并且有助于實(shí)現(xiàn)診療一體化[18-20]，目前正逐步從動物實(shí)驗(yàn)研究轉(zhuǎn)化為臨床診療。

六、ICG近紅外二區(qū)熒光的研究進(jìn)展

臨床上目前所應(yīng)用大部分為近紅外一區(qū)熒光。與常規(guī)的近紅外一區(qū)熒光成像(波長400～900 nm)相比，近紅外二區(qū)熒光成像(波長1 000～1 700 nm)具有更高的信噪比、更好的組織穿透力和分辨率的特性，能夠?qū)崿F(xiàn)提高對微小癌灶及轉(zhuǎn)移灶的偵測率，在肝癌診斷及術(shù)中導(dǎo)航肝切除中具有巨大的應(yīng)用潛力。以往傳統(tǒng)的影像如CT、MRI、PET-CT等對于微小癌灶的偵測率不高，且無法術(shù)中進(jìn)行導(dǎo)航識別毫米級肝癌病灶及轉(zhuǎn)移灶。Hu等[21]的研究報(bào)道通過開發(fā)一種集成可見光和NIR-Ⅰ/Ⅱ多光譜成像儀,可在不同的光學(xué)窗口下進(jìn)行動物及人體研究，并首次在臨床中實(shí)現(xiàn)ICG近紅外二區(qū)手術(shù)導(dǎo)航，建立了具有更高空間和時間分辨率的術(shù)中實(shí)時診斷技術(shù)，實(shí)現(xiàn)更為徹底的微小癌灶清除，改善肝癌病人的手術(shù)療效及遠(yuǎn)期預(yù)后。相信隨著ICG近紅外二區(qū)熒光技術(shù)的逐漸成熟及發(fā)展應(yīng)用，將會使更多的腫瘤病人從中獲益，接受更為徹底根治性手術(shù)和取得更好的預(yù)后。

七、展望

ICG分子熒光影像技術(shù)作為數(shù)字智能化體系的重要組成部分之一，實(shí)現(xiàn)了對肝臟腫瘤的精確邊界界定、微小癌灶偵測以及實(shí)時導(dǎo)航肝切除等。相信隨著ICG分子熒光影像技術(shù)的發(fā)展，必將為肝臟腫瘤的外科診療提供新的思路，推動數(shù)字智能化體系在臨床更為廣泛的應(yīng)用，造福更多病人。