甲狀腺手術(shù)中熒光顯像技術(shù)保護甲狀旁腺的應用進展

遲昊，李昆臨，楊明宇，隋成秋，王宏博，白珂成，藍東媛，張大奇

（吉林大學中日聯(lián)誼醫(yī)院 甲狀腺外科/吉林省外科轉(zhuǎn)化醫(yī)學重點實驗室/吉林省甲狀腺疾病防治工程實驗室，吉林 長春130033）

近年來甲狀腺疾病的發(fā)病率不斷升高，需行甲狀腺手術(shù)治療的患者量也在逐年增多，其術(shù)后并發(fā)癥的發(fā)生率日益受到外科醫(yī)師們的關(guān)注。甲狀旁腺作為調(diào)節(jié)人體鈣磷代謝的腺體，因其形態(tài)與周圍脂肪及淋巴組織接近，致使術(shù)中難以將其區(qū)分。術(shù)中損傷及誤切甲狀旁腺繼而引發(fā)的低鈣血癥是甲狀腺術(shù)后常見的并發(fā)癥，因此甲狀旁腺的保護是甲狀腺手術(shù)中的重點及難點。熒光顯像技術(shù)因近年來被發(fā)現(xiàn)可以幫助術(shù)者術(shù)中保護甲狀旁腺而受到越來越多的關(guān)注。熒光顯像是指組織在特定波長的光照下發(fā)出熒光，通過顯像設(shè)備再現(xiàn)組織內(nèi)部熒光分布情況的顯像技術(shù)，熒光顯像主要分為自體熒光顯像 （near-infrared autofluorescence imaging，NIRAF）和外源性熒光顯像[1]。在甲狀腺手術(shù)中，通過熒光顯像可以識別甲狀旁腺并判斷其血供，為術(shù)中對甲狀旁腺的保護提供了一種新的方法。

1 NIRAF

1.1 原理

甲狀旁腺在785 nm 的近紅外光照射下，可產(chǎn)生830 nm 的自體熒光，被探頭捕獲后經(jīng)計算可將影像傳至顯示屏，將其可視化[2]。關(guān)于NIRAF 產(chǎn)生的機制目前尚不明確，有學者[3]認為其可能與鈣敏感受體有關(guān)，理由是該受體在甲狀旁腺的主細胞中數(shù)量較多而在甲狀腺細胞中的數(shù)量較少，這便可以解釋在自體熒光中，相比于甲狀腺及周圍組織，甲狀旁腺的發(fā)出的熒光強度要更大。同時，有報道[4]發(fā)現(xiàn)在繼發(fā)性甲狀旁腺功能亢進癥中，隨著甲狀旁腺鈣敏感受體減少，其自體熒光強度也相應減弱。目前該假說尚未得到充分證實，有學者[5]也提出了分泌顆粒、卟啉衍生物等熒光團也可能與NIRAF 有關(guān)的觀點。

1.2 設(shè)備

Fluobeam 800 系統(tǒng)和PTeye 熒光系統(tǒng)于2018 年被美國食品藥品監(jiān)督管理局（Food and Drug Administration，F(xiàn)DA）批準用于對甲狀旁腺進行術(shù)中實時定位[6]。Fluobeam 800 熒光顯像系統(tǒng)由一個具有兩種光源（白光和近紅外光）的濾波相機和一個實時顯示的屏幕組成（圖1A）。甲狀旁腺組織經(jīng)近紅外光照射后發(fā)出熒光，并被濾波相機捕獲，在屏幕上呈現(xiàn)為白色清晰的小斑點，使用時無需與組織接觸[7]。De Leeuw 等[8]應用該系統(tǒng)觀察甲狀旁腺，發(fā)現(xiàn)其對于甲狀旁腺的識別特異性可達80%，證實了Fluobeam 800 系統(tǒng)用于觀察甲狀旁腺熒光顯像的可行性；另一種顯像系統(tǒng)是有聲音反饋的光纖維探針接觸式的PTeye 熒光系統(tǒng)，在探針接觸到甲狀旁腺后會產(chǎn)生聲音反饋，在小的手術(shù)切口使用時更加方便，且對發(fā)現(xiàn)異位甲狀旁腺更有優(yōu)勢[9]（圖1B）。目前國內(nèi)多用手持便攜式探頭對甲狀旁腺進行黑白成像，在使用時，將相機置于術(shù)野上方約10～15 cm 處，收集甲狀旁腺發(fā)出的熒光并將其顯像。在該模式下，甲狀旁腺多顯示為白色橢圓形信號，且信號強度明顯高于甲狀腺及周圍組織的信號[10]。

圖1 設(shè)備 A：Fluobeam 800熒光顯像系統(tǒng)；B：PTeye熒光系統(tǒng)Figure 1 Equipment A: Fluobeam 800 fluorescence imaging system; B: PTeye fluorescence system

1.3 應用及效果

NIRAF 在甲狀腺手術(shù)中主要用于對甲狀旁腺進行識別。McWade 等[5]于2014 年首次在人體甲狀腺切除術(shù)中運用NIRAF 對甲狀旁腺進行顯像，并發(fā)現(xiàn)在分化型甲狀腺癌的患者中，甲狀旁腺的識別率可高達98%（56/57）[11]。國內(nèi)Huang 等[12]發(fā)現(xiàn)相較于傳統(tǒng)手術(shù)肉眼觀察甲狀旁腺，NIRAF 的使用可以識別出更多數(shù)量的甲狀旁腺（195 枚vs. 161 枚）及有效降低了甲狀旁腺的誤切率（2.0%vs.18.0%）。在術(shù)中識別甲狀旁腺的同時，為了解其血運情況， 有學者[13]將NIRAF 與吲哚菁綠（indocyanine green，ICG）聯(lián)合應用于甲狀腺手術(shù)，術(shù)中根據(jù)腺體的血供情況決定是否進行自體移植。結(jié)果表明，與傳統(tǒng)開放手術(shù)相比，該方法可提高甲狀旁腺的識別率，并可顯著降低術(shù)后甲狀旁腺功能減退的發(fā)生率[13]。

1.4 局限性

NIRAF 的局限性除在觀察時需關(guān)閉手術(shù)室燈光外，其熒光信號的強弱也易受多個因素的影響。BMI、血中維生素D 水平、血鈣水平均可影響甲狀旁腺的自體熒光強度。此外，由于NIRAF 并不具有很強的組織穿透力，當甲狀旁腺被其他組織覆蓋或者解剖位置較深時，其發(fā)出的熒光易被術(shù)者忽略，影響了NIRAF 的準確性[5,11,13]。同時，甲狀旁腺的周圍組織，如甲狀腺、脂肪組織均可以產(chǎn)生熒光效果，即術(shù)中有產(chǎn)生假陽性結(jié)果的可能，這便對NIRAF 的識別結(jié)果產(chǎn)生干擾[13-14]。同時，不同的觀察設(shè)備，其對于甲狀旁腺的敏感性及設(shè)備本身性能的差異同樣會對觀察結(jié)果造成影響。因此，盡管NIRAF 識別甲狀旁腺的作用是值得認可，但其臨床影響尚不明確[15]。

2 外源性熒光顯像劑ICG

2.1 原理

ICG 是常被用于外科手術(shù)中的外源性熒光顯像劑，在人體ICG 的安全劑量為5 mg/kg，于1959 年被FDA 批準在臨床使用[16-17]。ICG 經(jīng)靜脈注射后可與血液中的脂蛋白迅速結(jié)合，經(jīng)肝臟代謝后隨膽汁排出體外，其在血液中的半衰期為3～5 min[18]。ICG 在750～800 nm 的近紅外光照射下可發(fā)出散射光，該散射光可在832 nm 處達到峰值，基于其獨特的理化及光學性質(zhì)，可用于術(shù)中對于特定組織進行識別并且判斷其血供情況[19]。

2.2 設(shè)備

ICG 成像設(shè)備包含激發(fā)光源、濾光器以及圖像處理器等，不同設(shè)備其成像原理不一。2005 年，Novadaq Technologies 的SPY 成像系統(tǒng)獲得FDA 的批準，應用于冠脈造影，術(shù)者可通過ICG 血管造影評估心臟移植后血管的通暢性[20]。目前應用于甲狀腺手術(shù)的成像設(shè)備主要是SPY 成像系統(tǒng)以及達芬奇機器人手術(shù)中的Firefly 系統(tǒng)。

2.3 應用方法及效果

2.3.1 識別甲狀旁腺 在靜脈注射一定劑量的ICG后，相較于甲狀腺及周圍組織，甲狀旁腺會提前發(fā)出熒光，并以此對其進行識別并觀察，其提前發(fā)出熒光的原因可能與腺體的血供有關(guān)[21]。Suh等[22]于2014 年首次將ICG 應用于檢測狗的甲狀旁腺組織并得出觀察狗甲狀旁腺的最佳ICG 濃度；2016 年，Vidal Fortuny 等[23]在傳統(tǒng)開放甲狀腺手術(shù)中，應用ICG 識別人體正常的甲狀旁腺組織，并有試驗發(fā)現(xiàn)其對甲狀旁腺的檢出率可高達95% 以上[24-25]。相較于上位甲狀旁腺，下位甲狀旁腺的解剖位置易多變，故ICG 對于下甲狀旁腺的識別更有臨床意義[21]。Makovac 等[26]對17 例患者術(shù)中在用肉眼對甲狀旁腺進行識別后，再使用ICG 對甲狀旁腺進行顯像識別，結(jié)果發(fā)現(xiàn)后者可以幫助術(shù)者識別出更多的甲狀旁腺。

Park 等[27]在注射ICG 后，發(fā)現(xiàn)甲狀腺發(fā)出的熒光會干擾甲狀旁腺的識別，因此，有學者[28]提出可通過在靜脈注射ICG 前結(jié)扎甲狀腺下動脈的方法，避免甲狀腺發(fā)出熒光，但目前這種方法臨床應用較少，缺少數(shù)據(jù)支持，有待進一步研究。此外，減緩ICG 的注射速度以及聯(lián)用納米炭等方法均可有助于降低術(shù)中甲狀腺的熒光強度，使甲狀旁腺和甲狀腺之間熒光強度有顯著的對比差異[29]。

在腔鏡手術(shù)中，ICG 在甲狀旁腺與周圍組織之間的熒光強度差異有助于術(shù)者識別甲狀旁腺[30]。Liang 等[31]對60 例行經(jīng)口前庭入路甲狀腺切除術(shù)（transoral endoscopic thyroidectomy via vestibular approach，TOETVA） 的患者進行回顧性分析，在納入評估的158 枚甲狀旁腺中，應用ICG 共檢出甲狀旁腺135 枚（85.4%），證明了ICG 在該術(shù)式中可有效識別甲狀旁腺。在機器人甲狀腺手術(shù)中，Ouyang 等[29]根據(jù)是否術(shù)中使用ICG，將81 例甲狀腺乳頭狀癌的患者進行分組，術(shù)后結(jié)果顯示，ICG 組中甲狀旁腺的平均識別數(shù)量明顯多于對照組[（3.74±0.45） 枚vs. （3.15±0.55） 枚，P＜0.001]。因此，ICG 在腔鏡和機器人甲狀腺手術(shù)中對于甲狀旁腺的識別具有一定的幫助作用。

在甲狀腺手術(shù)中，通常將25 mg 的ICG 粉末溶解于10 mL 的生理鹽水進行稀釋，在暴露甲狀腺后，通過靜脈途徑注射2 mL 濃度為2.5 mg/mL 的ICG 溶液，約30～60 s 后，可通過顯像設(shè)備觀察ICG的攝取情況[32-33]。研究[21,23,34]發(fā)現(xiàn)在機器人輔助腔鏡下甲狀腺全切術(shù)中，在注射不同劑量的ICG 后，甲狀旁腺發(fā)出熒光的時間各不相同，且當注射劑量為0.17 mg/kg 時，可以觀察到最佳的顯像效果。

2.3.2 評估甲狀旁腺血供及術(shù)后功能性預測 ICG 顯像效果與組織的血供情況有關(guān)，有研究[13,32,35]發(fā)現(xiàn)甲狀旁腺ICG 的攝取程度與術(shù)后血中PTH 水平呈正相關(guān)，對術(shù)后患者甲狀旁腺的功能具有一定的預測作用。

目前常見的甲狀旁腺術(shù)中血供評估方法是“三分法”[23]，即對攝取ICG 后甲狀旁腺的顏色進行0～2 分的視覺評分：0 分，甲狀旁腺呈黑色，表明腺體血供情況差；2 分，甲狀旁腺呈白色，表明腺體血供良好；1 分，提示甲狀旁腺的血運情況介于上述兩者之間。費媛等[1]術(shù)中根據(jù)得分情況對甲狀旁腺采取不同的處理措施：對于評分為0 分的甲狀旁腺采取自體移植；若評分為2 分，則采取原位保留；當評分為1 分時，則再次靜脈注射3～5 mL相同濃度的ICG 溶液進行評估，第二次評分為0 分、2 分時，處理原則與第一次相同，若評分仍為1 分，則需術(shù)中實時觀察甲狀旁腺的顏色，若顏色無明顯變化則原位保留，若顏色變深時則挑開甲狀旁腺被膜進行觀察，顏色逐漸變淺則原位保留，顏色不變則行甲狀旁腺自體移植。文中同時發(fā)現(xiàn)與術(shù)中用肉眼對甲狀旁腺的血供進行判斷相比，該方法可有效減少術(shù)后甲狀旁腺功能減退的發(fā)生（5 例vs. 13 例，χ2=5.079，P=0.024），而對于術(shù)后永久性甲狀旁腺功能減退而言，兩組患者的數(shù)據(jù)并無統(tǒng)計學意義（0 例vs. 1 例，χ2=1.000，P=0.317），筆者認為該方法證實了術(shù)中甲狀旁腺熒光信號的強弱對于術(shù)后的甲狀旁腺的功能具有一定的預測意義。然而，有學者[13]指出該評分法的不足：即當發(fā)現(xiàn)甲狀旁腺的熒光圖像為灰、黑色時，術(shù)者很難在術(shù)中應用該方法對甲狀旁腺血供情況進行準確打分，且該評分法很大程度上受術(shù)者主觀性的影響。

在ICG 與術(shù)后低鈣血癥相關(guān)性的研究中，Lang等[24]將甲狀旁腺與氣管最大熒光強度之比定義為最大熒光強度，并對行甲狀腺手術(shù)的70 例患者術(shù)中使用ICG 進行熒光顯像。結(jié)果發(fā)現(xiàn)最大熒光強度＞150%的患者術(shù)后無低鈣血癥發(fā)生，而最大熒光強度≤150%的患者術(shù)后有9 例發(fā)生低鈣血癥，證明了ICG 熒光顯像效果對術(shù)后低鈣血癥的發(fā)生有一定的預測作用。然而Zaidi、Razavi 等[35-36]發(fā)現(xiàn)ICG 組患者與行常規(guī)治療的對照組患者術(shù)后血鈣水平無顯著差異，該結(jié)論同樣在Alnehlaoui 等[37]試驗中得到驗證。因此，ICG 的攝取程度與術(shù)后血鈣水平的關(guān)聯(lián)性尚有爭議，這可能與術(shù)后患者的補鈣方案有關(guān)[29]。

綜上，ICG 使甲狀旁腺的血供情況得以可視化的價值是值得肯定的，而對患者術(shù)后腺體功能性的預測作用目前尚存爭議。因為在依據(jù)評分結(jié)果去決定術(shù)中是否進行甲狀旁腺自體移植時，除術(shù)者在判斷血供情況時的主觀性因素外，術(shù)者的以往手術(shù)經(jīng)驗以及對該技術(shù)的掌握程度也成為影響最終決策的因素，即術(shù)中是否對甲狀旁腺進行自體移植是經(jīng)過術(shù)者的綜合性判斷，而非單獨由術(shù)中對甲狀旁腺血供的“評分法”的分數(shù)值決定。同時有文獻[36,38]報道該方法可能造成不必要的甲狀旁腺自體移植，從而進一步影響術(shù)后患者的甲狀旁腺激素及血鈣水平，減少了對術(shù)后甲狀旁腺激素的預測意義。

2.4 局限性

在應用ICG 進行顯像時，同樣可能會出現(xiàn)假陽性結(jié)果[33]；研究[13,35]分別對既定的甲狀旁腺術(shù)中進行ICG 熒光顯像，發(fā)現(xiàn)其假陰性率分別達到19%（15/78）和16%（14/85）。Rudin 等[39]試驗發(fā)現(xiàn)ICG對于甲狀旁腺血供評估的準確度和敏感度僅為63%和72%。然而ICG 顯像中假陰性、假陽性結(jié)果的出現(xiàn)不僅僅與ICG 對組織的敏感性有關(guān)，組織的血供情況、助手的操作以及術(shù)者的主觀判斷等都是不可忽視的因素。此外ICG 溶液中含有碘化鈉，因此對于碘過敏的患者術(shù)中應避免使用[40]。關(guān)于ICG 劑量的標準方案尚未統(tǒng)一，仍需多中心大樣本的隨機臨床試驗來進一步驗證[28]。

2.5 其他外源性染色劑顯影

除常用的ICG 熒光顯像外，低劑量亞甲藍（methylene blue，MB） 以及5-氨基乙酰丙酸（5-aminolevulinic acid，5-ALA）也可用于甲狀腺手術(shù)中的熒光顯像[41-42]。

研究[43]發(fā)現(xiàn)當MB 稀釋到一定濃度后，便可作為一種熒光團，在激發(fā)光的照射下，發(fā)射波長約為700 nm 的散射光，經(jīng)處理后將其可視化，且低劑量MB 所發(fā)出的散射光不被人眼識別，故可避免術(shù)中注射高劑量MB 所帶來的術(shù)野干擾影響及MB中毒反應。5-ALA 是體內(nèi)合成血紅素的前體物質(zhì)，原卟啉IX（protoporphyrinIX，PpIX）為其中間代謝產(chǎn)物，5-ALA 本身并非光敏劑，而PpIX 卻有強光敏作用，當特定組織內(nèi)的有大量的PpIX 積聚時，在一定波長的激發(fā)光照射下，即可發(fā)射出紅色熒光[44]。在目前的研究中，低劑量MB 及5-ALA 發(fā)出的熒光多通過Fluobeam 熒光系統(tǒng)及手持式熒光實時成像儀等設(shè)備的可視化處理，使術(shù)者觀察到其顯像熒光。

Antakia 等[45]發(fā)現(xiàn)在動物體內(nèi)注射低劑量MB（0.025 3 mg/kg）后，甲狀腺和甲狀旁腺均可觀察到熒光，且甲狀旁腺衰減速度要快于甲狀腺，并提出可利用這一特點，對甲狀旁腺進行識別；van der Vorst 等[46]于2014 年首次證明低劑量MB 可作為熒光顯像劑用于術(shù)中甲狀旁腺的識別，Hillary 等[43]發(fā)現(xiàn)0.4 mg/kg 為低劑量MB 對甲狀腺和甲狀旁腺進行顯像的最佳劑量。

Takeuch 等[42]發(fā)現(xiàn)5-ALA 誘導的熒光可以在甲狀腺手術(shù)中識別甲狀旁腺。Suzuki 等[47]令囑行甲狀腺手術(shù)的患者術(shù)前5 h 口服5-ALA（20 mg/kg），術(shù)中在充分暴露甲狀腺后，在405 nm 的紫藍光照射下，可觀察到甲狀旁腺發(fā)出紅色熒光，以此可與周圍組織相鑒別。有研究[42]對患者（n=25）應用5-ALA 術(shù)中對甲狀旁腺進行識別，證實了這種方法對甲狀旁腺的鑒別作用。Dolidze 等[48]對226 例患者術(shù)前2 h 給予30 mg/kg 劑量的5-ALA，對術(shù)中甲狀旁腺進行實時顯像，結(jié)果發(fā)現(xiàn)僅4 例（1.8%）出現(xiàn)一過性甲狀旁腺功能減退，且術(shù)后隨訪未發(fā)現(xiàn)有永久性低鈣血癥的發(fā)生，證實了該方法對預防甲狀旁腺功能減退的發(fā)生有一定的幫助作用。

盡管低劑量MB 可以減少大劑量時的副反應，但仍存在較多的不良反應，目前不推薦將MB 應用于甲狀腺手術(shù)中正常甲狀旁腺的辨認[49]。同樣因5-ALA 可引起光毒性反應，患者必須在48 h 內(nèi)免受直接光照射等局限性，目前在臨床中應用并不廣泛[50]，然而有文獻[51]表明PpIX 在人體中48 h 內(nèi)會被清除，未見嚴重的副作用。目前該藥物的適應證主要用于治療皮膚腫瘤、感染性皮膚病、炎癥性皮膚疾病，在甲狀腺外科中應用較少[52]。綜上，低劑量MB 以及5-ALA 對甲狀腺手術(shù)熒光顯像具有一定的效果，但由于副作用較大等局限性，目前未在臨床上廣泛應用。

3 NIRAF與外源性熒光顯像的對比研究進展

目前低劑量MB 和5-ALA 在臨床上應用于保護甲狀旁腺的文獻報道仍較少，靜脈注射ICG 仍是甲狀腺手術(shù)外源性熒光顯像的主要方法。NIRAF 和ICG 盡管在甲狀腺手術(shù)中均可以提高術(shù)者對甲狀旁腺的識別率，但在一些臨床應用上也存在著優(yōu)劣之分。Kahramangil 等[25]試驗發(fā)現(xiàn)，相比于ICG，NIRAF 的使用可以更加快速準確地幫助術(shù)者術(shù)中識別甲狀旁腺（32/62vs. 4/63，P＜0.001）。有文獻[53]表明NIRAF 對于甲狀旁腺的識別作用要比ICG 更有優(yōu)勢，而對于甲狀旁腺周圍血供，ICG 的顯像效果要NIRAF 更好。此外，由于ICG 含碘，因此對于碘過敏或者腎功能不全的患者應用熒光顯像時，NIRAF 可能是個更好的選擇。

4 小結(jié)與展望

綜上所述，在甲狀腺手術(shù)中，相較于其他顯像方法，甲狀旁腺的熒光顯像技術(shù)目前仍以NIRAF和ICG 為主，其中，前者主要用于甲狀旁腺的識別，而后者可在識別的同時，判斷甲狀旁腺的血供情況，并對其術(shù)后功能性預測有一定的幫助作用。然而熒光顯像也存在如主觀性過強等局限性，在ICG 的劑量用法上仍沒有統(tǒng)一的標準，且在腔鏡和機器人甲狀腺手術(shù)中關(guān)于熒光顯像的文章相對較少，國內(nèi)對于熒光顯像的研究目前仍處于初步階段。對此，顯像設(shè)備的創(chuàng)新及不同熒光顯像方法的聯(lián)合應用對于甲狀旁腺的保護可能會有更重要的意義。

利益沖突：所有作者均聲明不存在利益沖突。

作者貢獻聲明：遲昊負責文稿寫作及修改，李昆臨、楊明宇、隋成秋、王宏博負責搜集文獻，白珂成、藍東媛負責文稿修改，張大奇負責指導審閱文稿。