熒光顯像技術(shù)在腦腫瘤切除術(shù)中的應(yīng)用現(xiàn)狀與展望

孫連杰綜述 楊小朋審校

目前，惡性膠質(zhì)瘤主要采用顯微手術(shù)切除腫瘤為主，結(jié)合放療、化療等綜合治療。手術(shù)最大范圍地切除腫瘤是影響顱內(nèi)腫瘤病人無進展生存期和總生存期的重要且獨立的影響指標之一[1]。新技術(shù)有助于最大范圍地安全切除腦腫瘤。本文就熒光顯像技術(shù)在腦腫瘤切除術(shù)中的應(yīng)用現(xiàn)狀與展望進行綜述。

1 神經(jīng)外科常用的熒光染料

熒光素鈉（fluorescein sodium，F(xiàn)LS）、δ-氨基-γ-酮戊酸（5-Aminolevulinic Acid，5-ALA）和吲哚青綠（Indocyanine green，ICG）為目前神經(jīng)外科使用較多的熒光染料。其他熒光染料（包括吖啶橙、吖啶黃堿、溴甲酚紫和磺基羅丹明101）已用于肺、胃腸道或婦科手術(shù)中，但尚未直接在人類顱腦手術(shù)中使用。

2 FLS

2.1 FLS 的特性FLS 染色的熒光機制是FLS 經(jīng)靜脈給藥后透過被腫瘤破壞的血腦屏障（blood brain barrier，BBB）在腫瘤細胞外間質(zhì)中聚集，成為BBB受損區(qū)域的標志，以幫助外科醫(yī)生實現(xiàn)增強腫瘤區(qū)域的全切除[2]。FLS 熒光所觀察到的腫瘤邊界與術(shù)前MRI增強邊界有很好的相關(guān)性。與FLS熒光機制不同，5-ALA是一種細胞內(nèi)代謝的前體藥物，可選擇性地積聚于腫瘤細胞內(nèi)，而FLS 與腫瘤細胞之間沒有特殊的相互作用。

2.2 FLS 在腦腫瘤手術(shù)中的應(yīng)用1948 年，F(xiàn)LS 首次被應(yīng)用于腦膠質(zhì)瘤手術(shù)中[3]。影響FLS 滲透的重要因素是BBB的破壞，其他如FLS的給藥劑量和時間、術(shù)前放療和化療、腦腫脹等[4]。在2013年以前，文獻報道的FLS多為高劑量（15～20 mg/kg）肉眼指導(dǎo)腫瘤切除，這可能與Pentero 900 熒光顯微鏡尚未應(yīng)用于臨床有關(guān)。高劑量FLS并不會造成任何永久性的不良影響，而且鞏膜、皮膚和尿液的黃染色可在大約24 h 內(nèi)消失。在2013 年以后，文獻報道的FLS 多為低劑量（5～10 mg/kg）或小劑量（3～5 mg/kg）聯(lián)合裝有YELLOW 560 nm濾色鏡的OPMI Pentero 900熒光顯微鏡輔助下切除顱內(nèi)惡性腫瘤，這種輔助技術(shù)通常是安全和有效的[5]。FLS的注射時間有麻醉誘導(dǎo)后、硬腦膜切開前和臨時靜脈注射三種時機[4]。高劑量FLS在膠質(zhì)瘤組織中聚集后肉眼可觀察到腫瘤的熒光染色強度的差異。Bo 等[6]研究顯示術(shù)中應(yīng)用FLS可顯著提高全切除率，而且無進展生存期顯著延長。Shinoda 等[7]報道，注射高劑量FLS 后，在肉眼觀下總切除成功率為84.4%，占術(shù)中所有可見黃染色病人的100%。Koc等[8]研究顯示，F(xiàn)LS組（47例）與非FLS 組（33 例）中位生存期分別為43.9 周與41.8 周，兩組生存期差異無統(tǒng)計學(xué)意義，但切除程度對中位生存期有較大影響，即部分切除后生存期為34.3 周和全切除后生存期為46.5 周，使用FLS 引導(dǎo)腫瘤切除可顯著提高腫瘤的全切除率（83 vs. 55%）。FLS（3 mg/kg）聯(lián)合Pentero 900熒光顯微鏡在腫瘤切除術(shù)中可獲得最佳熒光效果，敏感性和特異性分別為79%和100%[9]。2016 年2 月，Hamamcioglu 等[10]報道23 例高級別膠質(zhì)瘤和7 例轉(zhuǎn)移性腫瘤，麻醉誘導(dǎo)后給予FLS（2～4 mg/kg），用YELLOW 560 nm 濾色鏡對腦組織和腫瘤組織進行鑒別，在30例手術(shù)中有29例發(fā)現(xiàn)FLS有助于腫瘤的分界，其中23例為全切除，而4例為次全切除，其余2例為部分切除。

3 5-ALA

3.1 5-ALA 的特性5-ALA 是經(jīng)過ALA 脫水酶及一系列酶促作用，生成具有強光敏性的原卟啉Ⅸ（protoporphyrin Ⅸ，PpⅨ）。PpⅨ可在腫瘤細胞中積累，在405 nm附近吸收光譜帶中的光子，然后發(fā)射波長約630 nm的低能光子，通過裝有發(fā)射濾光片的手術(shù)顯微鏡，觀察到的兩條光帶（450 nm/570 nm），屬于肉眼可見光譜，被認為是紫藍色的背景和“粉紅到紅色”的熒光[11]。

3.2 5-ALA 在腦腫瘤手術(shù)中的應(yīng)用 麻醉誘導(dǎo)前3 h口服5-ALA（10 mg/kg），PpⅨ顯影的高峰期可滿足術(shù)中所需，給藥9 h后熒光逐漸消失。因不同腦腫瘤對BBB破壞的程度不同，攝取的外源性5-ALA的量有所差別。WHO分級Ⅰ、Ⅱ級膠質(zhì)瘤或?qū)φＤX組織浸潤較少的腦腫瘤術(shù)中可能無法顯示5-ALA 熒光，從而使其靈敏度大大降低。為了提高5-ALA 熒光顯像的靈敏度，Ishihara 等[12]對6 例5-AlA 誘導(dǎo)的PpⅨ熒光組織進行熒光發(fā)射光譜的定量測定，并根據(jù)光譜熒光強度與組織學(xué)特征的相關(guān)性，能檢測BBB 破壞程度低的腫瘤，從而提高5-ALA 顯像的靈敏度。Valdes 等[13]認為采用定量熒光測量檢測方法測量的PpⅨ的濃度具有診斷意義，熒光組織PpⅨ濃度顯著高于非可見熒光組織，對腫瘤的診斷準確率在90%以上。5-ALA熒光輔助下膠質(zhì)瘤切除可提高腫瘤切除范圍及無進展生存期[14，15]。

4 ICG

4.1 ICG的特性ICG是一種分子量大小為744.96 Da的水溶性小分子，激發(fā)波長約為780 nm，在700～850 nm范圍內(nèi)發(fā)出熒光，可通過激發(fā)光的照射腦腫瘤組織顯示綠色熒光。ICG經(jīng)靜脈注射后可迅速與血漿蛋白結(jié)合，并被肝臟所清除。使用濃度在5～25 mg，所觀察到的熒光持續(xù)時間有限，在10 min 左右出現(xiàn)峰值。

4.2 ICG 在腦腫瘤手術(shù)中的應(yīng)用ICG 熒光視頻血管造影已被廣泛應(yīng)用于評估血管通暢程度。在白光手術(shù)顯微鏡的視野內(nèi)，熒光視頻血管造影的疊加可以實時評估手術(shù)期間血管內(nèi)的血流情況。該技術(shù)可提高術(shù)者在復(fù)雜神經(jīng)血管手術(shù)中的決策水平。Kala等[16]表明，ICG 能夠?qū)Υ笫箫B腦膠質(zhì)瘤模型染色，顯示腫瘤組織血流量的增加以及周圍腦循環(huán)發(fā)生的病理改變，實現(xiàn)染色腫瘤的邊界和病理對比。2015 年，Inoue 等[17]報道內(nèi)窺鏡ICG 顯像，以幫助顯示侵襲蝶竇的腫瘤及經(jīng)蝶竇手術(shù)中視神經(jīng)和正常垂體組織血流的測定。ICG還可進一步應(yīng)用于乳突切除術(shù)中面神經(jīng)的顯示，乳突切除作為乙狀竇前入路、巖前入路或經(jīng)迷路入路的關(guān)鍵步驟，先將面神經(jīng)管鉆至紙片薄后，再經(jīng)中心靜脈導(dǎo)管注入ICG，神經(jīng)滋養(yǎng)血管的血管因此突顯出來，通過面神經(jīng)的走形，促進內(nèi)耳道的開放以及腫瘤的暴露，可減少醫(yī)源性面神經(jīng)功能障礙[18]。

5 其他熒光染料

溴甲酚紫、吖啶橙和吖啶黃，可用于通過共聚焦顯微鏡對腦腫瘤組織進行體外快速診斷。類似熒光染料的腫瘤靶向劑烷基磷膽堿CLR1501 和CLR1502，能特異性地吸附到腫瘤細胞，在特定波長的光照下發(fā)出熒光。CLR1501、CLR1502 和5-ALA被注射到膠質(zhì)細胞瘤和膠質(zhì)母細胞瘤的小鼠身上，然后通過激光共聚焦顯微鏡，IVIS 光譜成像系統(tǒng)或者近紅外熒光的成像系統(tǒng)檢測小鼠的腦組織，結(jié)果發(fā)現(xiàn)CLR1501的熒光效果與5-ALA染料相似，而近紅外的CLR1502染料的熒光效果比5-ALA更好[19]。5.1 分子探針 高親和力的分子探針的制備和應(yīng)用是分子影像學(xué)研究的重點。分子探針是指配體或抗體等與同位素、熒光素或順磁性原子特異性結(jié)合，產(chǎn)生可探測的信號，這些信號經(jīng)適當?shù)臄U增放大后，利用高分辨率的成像系統(tǒng)即可檢測到這些信號的改變，從而間接反映分子或基因的信息。不同分子探針具有以下幾種共同特點[20]：①能夠參與人體內(nèi)正常生理代謝、免疫或受體結(jié)合、基因表達等，并不會對人體造成任何傷害。②能夠透過體內(nèi)許多生理屏障，如血腦屏障、血管壁、細胞膜等。③與靶分子具有高靈敏度和特異性的結(jié)合。分子探針根據(jù)探針的特異性可分為靶向性探針和可激活探針。納米抗體是一類單變量域的能夠特異性結(jié)合的靶向性探針，具有體積小、易透過血腦屏障、半衰期長、與腫瘤結(jié)合特異性高的優(yōu)點[21]。靶向性探針的主要缺點是不均勻的被動分布和非特異性結(jié)合。雙標記納米探針被設(shè)計用來解決這個限制，具有超順磁性和熒光特性，達到術(shù)前影像與術(shù)中顯像的統(tǒng)一，從而提高對腫瘤邊界判斷的準確性，為腫瘤邊緣的獲取提供新的途徑[22]。

總之，5-ALA 引導(dǎo)腦腫瘤手術(shù)可以提高腫瘤切除率，F(xiàn)LS引導(dǎo)下的腫瘤切除已成為一種替代方法，ICG對血管腫瘤（如血管母細胞瘤）有很好的應(yīng)用前景。雖然分子靶向探針具有吸引力和技術(shù)先進，但與現(xiàn)有的5-ALA 和FLS 相比，用于熒光導(dǎo)向切除術(shù)的優(yōu)勢和成本還有待提高。術(shù)中熒光顯像技術(shù)可以幫助術(shù)者最大限度地切除腫瘤組織，但外科手術(shù)的進步無疑將伴隨著神經(jīng)外科醫(yī)生所面臨的挑戰(zhàn)、機遇與思考。