熒光成像技術(shù)在胸外科手術(shù)中的應(yīng)用進(jìn)展*

管 添 綜述 周 健 審校

(北京大學(xué)人民醫(yī)院胸外科，北京 100044)

在過(guò)去的20余年中，胸外科技術(shù)日新月異，尤其是胸腔鏡技術(shù)和機(jī)器人手術(shù)技術(shù)日趨成熟。然而，技術(shù)進(jìn)步的同時(shí)也帶來(lái)了諸多挑戰(zhàn)，如術(shù)中結(jié)節(jié)定位、腫瘤邊緣與周圍組織的關(guān)系、乳糜胸等手術(shù)相關(guān)并發(fā)癥等。通常情況下，術(shù)者只有通過(guò)直視及觸診應(yīng)對(duì)以上問(wèn)題。術(shù)中熒光成像(intraoperative fluorescence imaging，IFI)是一種新興的技術(shù)，具有改善胸外科手術(shù)的潛力。本文就熒光成像技術(shù)在胸外科手術(shù)中的臨床應(yīng)用進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 術(shù)中熒光成像技術(shù)

術(shù)中熒光成像需要2個(gè)前提：一是一種可以選擇性聚集在特定組織的熒光顯像劑；二是可以檢測(cè)這種顯像劑的成像系統(tǒng)。

顯影劑目前大體可以分為兩大類，一種是非靶向性的吲哚菁綠(ICG)，另一種是靶向性藥物(包括EC17和OTL38)。

ICG是第一個(gè)被研究的顯像劑，也是目前使用最為廣泛的顯像劑，最早用于血管灌注顯像以評(píng)估胃腸吻合的血供情況，之后陸續(xù)用于肝細(xì)胞癌、結(jié)直腸癌肝轉(zhuǎn)移、乳腺癌及黑色素瘤前哨淋巴結(jié)診斷方面[1,2]。ICG存在“第二窗口效應(yīng)”，即術(shù)前24小時(shí)大劑量(5 mg/kg)注射后，ICG可以持續(xù)存在于腫瘤組織中[3]，由此開啟了ICG術(shù)中熒光成像的新征程。

另一類顯影劑為靶向性藥物，目前報(bào)道的主要有兩種——EC17和OTL38，這兩種都是葉酸類似物。之所以選擇這類配體，是因?yàn)槿~酸受體(FRα)通常在某些上皮來(lái)源的惡性腫瘤中高表達(dá)，F(xiàn)Rα也已成為化療及免疫治療的靶點(diǎn)。臨床前的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)也證明這2種顯像劑的安全性及有效性[4,5]。

幾種術(shù)中熒光顯像特點(diǎn)對(duì)比見(jiàn)表1。

表1 肺內(nèi)結(jié)節(jié)顯像常用顯像劑特點(diǎn)

在過(guò)去的幾年中，術(shù)中熒光成像的成像系統(tǒng)已經(jīng)廣泛開發(fā)和應(yīng)用。目前常用的系統(tǒng)包括荷蘭的Artemis、加拿大的PINPOINT、美國(guó)的Firefly系統(tǒng)以及我國(guó)的DPM系統(tǒng)等。這些系統(tǒng)也同樣面臨一些挑戰(zhàn)，如需要優(yōu)化光源以激發(fā)足夠的熒光、需要提高接收器的敏感性以檢測(cè)到更低濃度的熒光等[6]。

2 ICG的臨床應(yīng)用

2.1 肺內(nèi)結(jié)節(jié)顯像

對(duì)于早期肺癌，精準(zhǔn)切除既能完整切除腫瘤，同時(shí)也能最大限度保留肺組織。但精準(zhǔn)切除仍面臨許多挑戰(zhàn)，最關(guān)鍵的是如何定位腫瘤以及確定腫瘤邊界。目前常用的定位方法包括鉤針、微彈簧圈定位，但這些方法大多是有創(chuàng)操作，且準(zhǔn)確度有限[7]。而術(shù)中熒光成像不涉及輻射問(wèn)題，而且操作簡(jiǎn)單，識(shí)別容易，對(duì)于不熟悉這一技術(shù)的外科醫(yī)生更容易理解，使其在肺內(nèi)結(jié)節(jié)切除過(guò)程中的臨床應(yīng)用比其他術(shù)中輔助技術(shù)更具吸引力。

2014年Okusanya等[8]報(bào)道評(píng)估ICG定位孤立肺結(jié)節(jié)能力的研究，納入8例開胸切除肺結(jié)節(jié)，術(shù)前24 h靜脈注射ICG(5 mg/kg)，術(shù)中熒光成像技術(shù)顯示18個(gè)結(jié)節(jié)中的14個(gè)，其中最小結(jié)節(jié)直徑0.2 cm，此外，熒光還檢出5個(gè)術(shù)前CT未顯像的癌性結(jié)節(jié)。這一研究初步肯定了ICG定位原發(fā)孤立肺結(jié)節(jié)的能力。隨后靜脈注射ICG的應(yīng)用擴(kuò)展到肺轉(zhuǎn)移瘤，手術(shù)方式擴(kuò)展到胸腔鏡手術(shù)[9,10]，劑量減少到1 mg/kg[11]。除靜脈注射外，也可術(shù)前經(jīng)皮穿刺注射ICG進(jìn)行肺小結(jié)節(jié)定位[12,13]。這一方法于結(jié)節(jié)局部注射，不容易擴(kuò)散，不容易吸收，無(wú)導(dǎo)絲留置體內(nèi)。2020年Quan等[14]報(bào)道新的給藥途徑——霧化吸入，分別在小鼠、兔及人體上進(jìn)行研究，均證實(shí)通過(guò)霧化吸入低濃度(0.25 mg/kg)后短時(shí)間(1 h)即可識(shí)別肺內(nèi)結(jié)節(jié)。相較于靜脈注射，吸入可以最大限度將藥物聚集于肺組織，降低過(guò)敏反應(yīng)，且觀察間隔縮短，可以術(shù)中直接給藥，更加方便。

2.2 肺葉、肺段邊界識(shí)別

葉裂分化不全是肺葉切除術(shù)中外科醫(yī)生面臨的一項(xiàng)挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)上，術(shù)者只能依靠肉眼來(lái)識(shí)別分化不全的葉裂，這往往導(dǎo)致手術(shù)進(jìn)入肺實(shí)質(zhì)，造成術(shù)后持續(xù)漏氣。我院2018年報(bào)道利用近紅外胸腔鏡結(jié)合ICG對(duì)斜裂完全融合的患者進(jìn)行準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)識(shí)別[15]，在結(jié)扎肺靜脈后，外周注射ICG，實(shí)現(xiàn)靶肺葉反染，提示術(shù)中熒光成像可以有效促進(jìn)術(shù)中對(duì)葉間裂的識(shí)別，縮短胸腔鏡肺葉切除術(shù)的手術(shù)時(shí)間，降低肺葉切除術(shù)相關(guān)漏氣的風(fēng)險(xiǎn)。

而對(duì)于肺段切除，如何準(zhǔn)確定位段間平面是一大難題。2010年，Misaki等[16]報(bào)道將ICG應(yīng)用于肺段切除術(shù)：結(jié)扎目標(biāo)肺段的動(dòng)脈后，經(jīng)外周注射ICG，借助近紅外熒光顯像可以清楚地看到段間平面的界線(熒光顯像區(qū)域?yàn)榘卸?，8例均獲成功。此后，多個(gè)中心對(duì)術(shù)中熒光成像這一應(yīng)用進(jìn)行了驗(yàn)證[17～20]，在這些臨床試驗(yàn)中，84.6%～100%的患者可以觀察到段間平面，初始顯像時(shí)間約為10 s，持續(xù)時(shí)間1.5～5 min，均證實(shí)術(shù)中熒光成像定位段間平面的可行性。當(dāng)然，這一方法也具有一定的局限性，由于同樣需要結(jié)扎靶段的動(dòng)脈，對(duì)于存在解剖變異或血管游離困難者，段間平面的范圍可能受到干擾。

2.3 前哨淋巴結(jié)的識(shí)別

無(wú)論對(duì)于肺癌還是食管癌，淋巴結(jié)是否轉(zhuǎn)移對(duì)于術(shù)后分期至關(guān)重要。術(shù)中前哨淋巴結(jié)的病理診斷可以預(yù)測(cè)淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的風(fēng)險(xiǎn)，而如何在術(shù)中準(zhǔn)確識(shí)別前哨淋巴結(jié)對(duì)于外科醫(yī)生而言仍是一項(xiàng)挑戰(zhàn)。Yamashita等[21,22]于2011年報(bào)道使用ICG術(shù)中熒光成像在肺癌中進(jìn)行實(shí)時(shí)前哨淋巴結(jié)定位的可行性。他們?cè)谀[瘤周圍注射10 mg ICG，于即刻及10 min后分別進(jìn)行成像，在80.3%(49/61)的患者中檢測(cè)到前哨淋巴結(jié)，無(wú)法識(shí)別前哨淋巴結(jié)的最常見(jiàn)原因是注射部位ICG滲漏。Nomori等[23]的研究也證實(shí)了術(shù)中熒光成像識(shí)別前哨淋巴結(jié)的可行性，他們?cè)?35例肺段切除術(shù)中腫瘤周圍注射ICG，84%的病例定位了淋巴結(jié)。總體而言，應(yīng)用術(shù)中熒光成像識(shí)別肺癌前哨淋巴結(jié)是一項(xiàng)有前景的技術(shù)，但仍需提高其整體檢出率以及檢出的準(zhǔn)確性。

食管癌方面，2012年Yuasa等[24]報(bào)道ICG術(shù)中熒光成像用于食管癌淋巴結(jié)清掃術(shù)，在腫瘤周圍黏膜下2個(gè)區(qū)域注射0.5 ml ICG，95%(19/20)的患者檢測(cè)到前哨淋巴結(jié)，但有25%(1/4)的假陰性率。Schlottmann等[25]報(bào)道9例食管癌術(shù)中腫瘤周圍注射ICG，并進(jìn)行淋巴結(jié)清掃，其中3例共檢出34枚轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)，且這3例均被術(shù)中熒光成像識(shí)別出前哨淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移。但目前為止還沒(méi)有一項(xiàng)研究報(bào)道可以準(zhǔn)確地選擇識(shí)別轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)。

2.4 肺大皰的定位

胸腔鏡手術(shù)是氣胸標(biāo)準(zhǔn)的手術(shù)方式，然而術(shù)后復(fù)發(fā)仍不能避免。2007年Gotoh等[26]對(duì)8例自發(fā)性氣胸術(shù)前注射ICG，通過(guò)近紅外熒光胸腔鏡觀察到大皰性病變熒光強(qiáng)度低于正常肺組織，特別是其中3例觀察到白光下檢測(cè)不到的病變，術(shù)后病理證實(shí)亦為肺大皰。Matsumoto等[27]報(bào)道應(yīng)用術(shù)中熒光成像準(zhǔn)確描述大皰性病變的輪廓，我院李浩等[28]報(bào)道應(yīng)用術(shù)中熒光成像實(shí)現(xiàn)胸腔鏡探查陰性的肺大皰邊界顯像，從而輔助肺大皰的精準(zhǔn)切除。

2.5 管狀胃灌注評(píng)價(jià)

食管切除胃代食管吻合是目前治療食管癌的主要手術(shù)方式，而術(shù)后吻合口漏是導(dǎo)致并發(fā)癥和死亡的主要原因。管狀胃血流灌注的好壞直接影響吻合口的愈合，因此，評(píng)估管狀胃及吻合口的灌注情況格外重要。傳統(tǒng)方法是通過(guò)對(duì)管狀胃漿膜層進(jìn)行視診及觸診。2011年，Shimada等[29]報(bào)道應(yīng)用近紅外熒光觀察33例食管癌手術(shù)管狀胃血供，吻合前后注射2.5 mg ICG，應(yīng)用熒光可以觀察到管狀胃及吻合口血管網(wǎng)情況。然而仍有3例出現(xiàn)吻合口漏，并未有效避免吻合口漏。2015年，Zehetner等[30]報(bào)道150例食管癌切除吻合術(shù)中熒光顯像評(píng)估管胃灌注情況，結(jié)果顯示灌注良好組術(shù)后吻合口漏的發(fā)生率顯著降低[2%(2/95) vs. 45%(22/49)，P<0.0001]。Koyanagi等[31]的研究也得到類似結(jié)果，40例食管切除術(shù)管胃成形后給予2.5 mg ICG，其中25例管胃血管與網(wǎng)膜血管同時(shí)熒光顯像，15例管胃血管顯像延遲，最終同時(shí)顯像組吻合口漏0例，延遲顯像組7例(47%)(P<0.001)。以上研究表明，近紅外熒光術(shù)中顯像技術(shù)可以評(píng)估管狀胃灌注情況，降低吻合口漏的發(fā)生幾率，進(jìn)而進(jìn)一步降低手術(shù)并發(fā)癥及死亡率，在食管癌手術(shù)中有一定的應(yīng)用前景。

2.6 胸導(dǎo)管術(shù)中顯像及乳糜胸的治療

乳糜胸是胸部手術(shù)后常見(jiàn)的并發(fā)癥，主要原因?yàn)楦鞣N因素導(dǎo)致的胸導(dǎo)管損傷。對(duì)于乳糜胸，保守治療無(wú)效時(shí)，需要手術(shù)探查并結(jié)扎胸導(dǎo)管，而術(shù)中定位胸導(dǎo)管主干及漏口則是手術(shù)成功的關(guān)鍵。傳統(tǒng)的定位方法是術(shù)前胃腸道攝入油脂，這一方法有助于術(shù)中胸導(dǎo)管識(shí)別，但整體顯像對(duì)比度欠佳，定位效果差[32]。2009年Kamiya等[33]報(bào)道一例食管癌術(shù)后乳糜胸應(yīng)用ICG術(shù)中熒光成像行淋巴管造影，將ICG皮下注射到雙側(cè)腹股溝區(qū)，借助近紅外設(shè)備術(shù)中可以將胸導(dǎo)管顯像并定位漏口。我院楊鋒等[34]2018年率先報(bào)道腔鏡下胸導(dǎo)管顯像，對(duì)4例肺癌術(shù)后乳糜胸行胸腔鏡手術(shù)，術(shù)前30 min雙側(cè)腹股溝皮下注射ICG 0.2 mg/kg，均成功顯示漏點(diǎn)。Vecchiato等[35]2020年報(bào)道19例食管癌術(shù)中胸導(dǎo)管顯像，術(shù)前腹股溝區(qū)注射ICG 0.5 mg/kg，術(shù)中均可以識(shí)別胸導(dǎo)管，平均用時(shí)52.7 min(35～80 min)。雖然目前相關(guān)的研究還比較少，整體樣本量也不大，但從現(xiàn)有的結(jié)果已經(jīng)不難看出，ICG誘導(dǎo)術(shù)中近紅外熒光胸導(dǎo)管顯像可以有效地顯示胸導(dǎo)管、定位漏口，是術(shù)中預(yù)防胸導(dǎo)管損傷以及損傷后胸導(dǎo)管修復(fù)結(jié)扎的有力手段，不過(guò)仍需要進(jìn)一步研究探索。

2.7 縱隔腫瘤邊界顯像

對(duì)于大多數(shù)縱隔腫瘤，主要治療方法是手術(shù)完整切除，評(píng)估腫瘤能否完整切除的關(guān)鍵在于腫瘤與周圍重要結(jié)構(gòu)的關(guān)系。通常情況下，外科醫(yī)生依然只能通過(guò)視診及觸診來(lái)判斷腫物的邊界。2016年Keating等[36]報(bào)道一例靜脈注射ICG后術(shù)中成功進(jìn)行胸腺瘤顯像，給ICG術(shù)中熒光成像提供了新的應(yīng)用方向。2019年P(guān)redina等[37]報(bào)道一項(xiàng)前瞻性研究，共納入25例前縱隔占位，術(shù)前24 h注射ICG 5 mg/kg，結(jié)果顯示20例實(shí)體瘤中有19例熒光顯像，包括胸腺瘤13例，胸腺癌4例，脂肪肉瘤2例。值得一提的是，除了腫瘤顯像外，4例術(shù)中能夠分辨膈神經(jīng)與腫物的關(guān)系，2例發(fā)現(xiàn)術(shù)中殘留病變，使手術(shù)更加安全，腫瘤切除也更加徹底。當(dāng)然，這方面的應(yīng)用價(jià)值仍需更多的研究進(jìn)一步驗(yàn)證。

2.8 交感神經(jīng)節(jié)顯像

胸腔鏡下交感神經(jīng)切除術(shù)是目前治療手汗癥的有效方式，然而手術(shù)效果及并發(fā)癥存在個(gè)體差異，其中一個(gè)重要的原因是術(shù)中無(wú)法準(zhǔn)確定位交感神經(jīng)節(jié)[38]。白光胸腔鏡通常很難直接觀察到交感神經(jīng)節(jié)。我院翁文翰等[39]2016年報(bào)道4例外周靜脈注射ICG后，術(shù)中近紅外熒光可見(jiàn)交感神經(jīng)節(jié)顯像。隨后幾年，我院進(jìn)一步擴(kuò)大研究范圍：蔡劍橋等[40]報(bào)道31例中可清晰觀察到123枚神經(jīng)節(jié)，未觀察到藥物相關(guān)不良反應(yīng)；裴國(guó)田等[41]報(bào)道142例中交感神經(jīng)節(jié)的顯示率為96.7%(1369/1415)，其中T1～T5分別為98.23%(278/283)、98.23%(278/283)、97.17%(275/283)、95.76%(271/283)和94.35%(267/283)，僅1例(0.7%)ICG注射后出現(xiàn)輕度不良反應(yīng)；何昆山等[42]的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)和臨床研究進(jìn)一步驗(yàn)證了靜脈注射ICG后術(shù)中熒光胸腔鏡交感神經(jīng)節(jié)顯像的安全性及有效性，并從病理組織學(xué)初步探索其成像機(jī)制。該技術(shù)可以增加交感神經(jīng)節(jié)術(shù)中定位和切除的準(zhǔn)確性，并可能提高交感神經(jīng)切除手術(shù)的質(zhì)量。

3 靶向顯像劑的應(yīng)用

關(guān)于ICG的研究在證實(shí)其用于肺結(jié)節(jié)術(shù)中熒光顯像的可行性的同時(shí)，也暴露出了ICG的局限性。于是出現(xiàn)了特異性更強(qiáng)的靶向熒光探針。

最初的靶向探針是EC17。Okusanya等[43]的研究納入50例術(shù)前確診肺腺癌患者，46例術(shù)中熒光成像成功識(shí)別，腫瘤直徑0.3～7.5 cm，平均2.6 cm，無(wú)假陽(yáng)性，2例顯示術(shù)前未發(fā)現(xiàn)的腫瘤轉(zhuǎn)移(3 mm和6 mm)；未識(shí)別的4例腫瘤未表達(dá)FRα。然而，EC17的穿透深度受限：只有7例病灶于術(shù)中同步顯示。雖然穿透性受限，但靶向探針術(shù)中熒光成像具有高度的特異性。Kennedy等[44]對(duì)30例肺結(jié)節(jié)進(jìn)行術(shù)中熒光成像檢查，與術(shù)中快速冰凍病理和術(shù)后切片免疫組化病理診斷進(jìn)行比較。結(jié)果顯示19例術(shù)中熒光顯像提示為肺腺癌，其中13例冰凍病理為肺腺癌(其余為不明來(lái)源癌4例，鱗狀細(xì)胞癌1例，無(wú)惡性細(xì)胞1例)，最終術(shù)后病理則證實(shí)全部19例均為肺腺癌；11個(gè)未顯像的結(jié)節(jié)術(shù)后病理證實(shí)均不是腺癌(3例非肉芽腫，2例原發(fā)性鱗狀細(xì)胞癌，2例錯(cuò)構(gòu)瘤，2例轉(zhuǎn)移性腎細(xì)胞腺癌，1例轉(zhuǎn)移性平滑肌肉瘤，1例黏液表皮樣癌)。此研究中，EC17術(shù)中熒光成像對(duì)肺腺癌術(shù)中診斷的敏感性和特異性均達(dá)到100%，相較于傳統(tǒng)的冰凍病理，無(wú)論從檢測(cè)速度還是診斷準(zhǔn)確性方面都表現(xiàn)出了較大的優(yōu)勢(shì)。而針對(duì)EC17穿透性限制的問(wèn)題，開發(fā)出了新的靶向探針——OTL38。Predina等[45]對(duì)20例術(shù)前證實(shí)為肺腺癌患者進(jìn)行術(shù)中原位和離體熒光成像，其中16個(gè)腫瘤術(shù)中原位顯像，20個(gè)腫瘤離體標(biāo)本均顯像，認(rèn)為原位顯像與腫瘤距胸膜表面的深度有關(guān)；另外，術(shù)中熒光成像還顯示4個(gè)術(shù)前影像學(xué)檢查未發(fā)現(xiàn)的亞厘米級(jí)惡性結(jié)節(jié)。Predina等[46]的另一項(xiàng)研究對(duì)比術(shù)中熒光成像與術(shù)前PET/CT，結(jié)果顯示在診斷惡性結(jié)節(jié)方面兩者具有較高的一致性，而對(duì)于小于1 cm的結(jié)節(jié)，術(shù)中熒光成像診斷率明顯優(yōu)于PET/CT [100%(15/15) vs. 26.7%(4/15)，P<0.001]。

但目前而言，有關(guān)靶向顯像劑的研究還很有限，基本應(yīng)用也局限于肺結(jié)節(jié)顯像，仍需更多的研究證實(shí)并擴(kuò)大應(yīng)用范圍。

4 小結(jié)與展望

綜上所述，我們可以看到術(shù)中熒光顯像技術(shù)在肺結(jié)節(jié)顯像、肺段邊界識(shí)別、前哨淋巴結(jié)識(shí)別、胸導(dǎo)管顯像、交感神經(jīng)節(jié)顯像等胸外科手術(shù)中具有廣泛的應(yīng)用前景。特別是隨著近紅外熒光胸腔鏡設(shè)備的發(fā)展，基于ICG的熒光成像的應(yīng)用研究更是成為近幾年的熱點(diǎn)與亮點(diǎn)。

在愈發(fā)強(qiáng)調(diào)精準(zhǔn)治療的今天，熒光成像技術(shù)因其非侵入性、低輻射、低毒性、實(shí)時(shí)性等特點(diǎn)，在外科精準(zhǔn)手術(shù)中具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)?；谘汗?yīng)、淋巴引流、“第二窗口”效應(yīng)等多種ICG的代謝方式，胸外科醫(yī)生可以在手術(shù)中輕松定位結(jié)節(jié)，識(shí)別結(jié)構(gòu)或邊界，從而更加精準(zhǔn)地進(jìn)行手術(shù)，以獲得更好的手術(shù)效果。

當(dāng)然，術(shù)中熒光顯像技術(shù)在胸外科的應(yīng)用研究仍處于早期階段。一些研究的可重復(fù)性較弱，不同的應(yīng)用中顯像劑(主要是ICG)的最佳劑量尚無(wú)定論，某些觀察到的現(xiàn)象仍然無(wú)法明確機(jī)制等，將來(lái)都需要更多的大樣本、高質(zhì)量的研究來(lái)幫助驗(yàn)證。另外，這一技術(shù)本身也存在一些瓶頸：首先，最常用的近紅外光雖然可以減少組織自身熒光的干擾，但受熒光散射的影響，其整體穿透深度仍然有限，未來(lái)可能需要開發(fā)識(shí)別更長(zhǎng)波長(zhǎng)的熒光來(lái)提高穿透性；其次，目前最常用的ICG不具備靶向性，在特定情況下無(wú)法特異性結(jié)合，需要較高劑量或較長(zhǎng)時(shí)間，雖然目前已經(jīng)有2種靶向葉酸受體的顯像劑，但未來(lái)仍需開發(fā)更多能夠靶向腫瘤或特定器官的術(shù)中分子成像藥物。

相信隨著成像設(shè)備、顯像劑的不斷開發(fā)和完善，相關(guān)研究不斷推進(jìn)，術(shù)中熒光成像技術(shù)在未來(lái)一定會(huì)擁有更廣闊的發(fā)展前景，并進(jìn)一步使胸外科手術(shù)精準(zhǔn)化、精細(xì)化，提升胸外科手術(shù)的整體水平。