熒光影像在腹腔鏡肝切除術(shù)中的應(yīng)用進(jìn)展

張永祥，吳忠仕，2，簡(jiǎn)志祥，2

1. 廣東祈福醫(yī)院普通外科，廣東 廣州 511495；2. 廣東省人民醫(yī)院普外科，廣東 廣州 510180

近年來，隨著綜合治療的進(jìn)步，肝癌的治療模式也發(fā)生了顯著的改變，部分中晚期病人通過轉(zhuǎn)化治療獲得手術(shù)機(jī)會(huì)，進(jìn)一步拓寬了肝癌手術(shù)的適應(yīng)證［1］。這也意味著外科醫(yī)生所面對(duì)的肝癌病例比過去更加復(fù)雜，對(duì)手術(shù)的損傷控制和精準(zhǔn)切除等也提出了更高的要求。但目前傳統(tǒng)腹腔鏡肝切除術(shù)仍存在腫瘤定位困難、難以精準(zhǔn)標(biāo)記肝段、無法實(shí)現(xiàn)術(shù)中實(shí)時(shí)導(dǎo)航等固有的技術(shù)缺陷［2］，這些缺陷往往極易導(dǎo)致陽性切緣，與日益受到重視的精準(zhǔn)肝切除理念背道而馳。為了克服傳統(tǒng)腹腔鏡的不足，近年來興起了以吲哚菁綠（indocyanine green，ICG）熒光影像為代表的熒光腹腔鏡技術(shù)，廣泛用于多個(gè)學(xué)科的診斷和治療中。在肝膽外科，2008年日本青木武士教授首次報(bào)道了經(jīng)ICG 熒光的腹腔鏡肝切除術(shù)［3］。此后，國內(nèi)外掀起了利用熒光腹腔鏡進(jìn)行肝切除術(shù)的熱潮。實(shí)踐證明，熒光腹腔鏡同時(shí)具備功能影像和腹腔鏡手術(shù)的雙重優(yōu)勢(shì)，在腫瘤定位、肝段標(biāo)記、術(shù)中導(dǎo)航等方面有顯著優(yōu)勢(shì)。經(jīng)過10 余年的發(fā)展，熒光影像技術(shù)在腹腔鏡肝切除術(shù)中的應(yīng)用日趨成熟，甚至有學(xué)者提出，熒光影像技術(shù)、腹腔鏡技術(shù)、三維重建技術(shù)、聯(lián)合肝臟離斷及門靜脈結(jié)扎的二步肝切除術(shù)并稱肝臟外科近20年的四大進(jìn)展［4］。在此，本文將結(jié)合熒光影像的研究現(xiàn)狀以及作者自身經(jīng)驗(yàn)，就熒光影像在腹腔鏡肝切除術(shù)中的應(yīng)用及研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

一、熒光影像成像原理

當(dāng)某種物質(zhì)經(jīng)特定波長的入射光照射，吸收光能后進(jìn)入激發(fā)態(tài)，并且立即退激發(fā)并發(fā)出出射光（其波長通常比入射光更長），具有這種性質(zhì)的出射光就稱為熒光［5］。在熒光產(chǎn)生過程中，入射光通常稱激發(fā)光源，常見激發(fā)光源有紫外光、可見光、紅外光、X 射線等。發(fā)光物質(zhì)稱為探針分子，常見探針分子有褪黑素、組蛋白去乙?；浮⒐入赘孰牡?。

ICG 因其獨(dú)特的物理和化學(xué)性質(zhì)，使其成為目前熒光腹腔鏡中最常用的探針分子。相比其他探針分子，ICG 應(yīng)用于肝臟熒光影像的主要優(yōu)勢(shì)包括以下幾點(diǎn)［6-7］：（1）優(yōu)異的光學(xué)特性。ICG 能被波長在750～810 nm 之間的近紅外光（near infrared，NIR）激發(fā)，并發(fā)射波長約為840 nm 的熒光。這種波長配置使得ICG 熒光信號(hào)能夠有效穿透10 mm 的組織深度而不會(huì)受到體內(nèi)自發(fā)熒光的干擾，從而能夠在活體內(nèi)部實(shí)現(xiàn)清晰成像。（2）生物兼容性和安全性。ICG 是一種生物兼容性良好的染料，靜脈注射ICG后，可被肝臟細(xì)胞快速攝取，并經(jīng)膽道排泄，血液內(nèi)ICG 水平迅速下降，15 min 后趨于平緩。在使用過程中相對(duì)安全，較少引起過敏等并發(fā)癥。（3）靶向性。由于腫瘤細(xì)胞較正常細(xì)胞更易于滯留ICG，因此ICG能夠用于靶向腫瘤成像，識(shí)別腫瘤邊界，提高手術(shù)的精準(zhǔn)性和安全性。（4）即時(shí)性。ICG 注射后，能在數(shù)秒至數(shù)分鐘內(nèi)實(shí)現(xiàn)血管和組織的顯影，為手術(shù)提供了即時(shí)的影像反饋，有助于縮短手術(shù)時(shí)間，減少手術(shù)并發(fā)癥。

二、ICG熒光影像在腹腔鏡肝切除術(shù)中的應(yīng)用

1. 術(shù)中顯示和檢查膽道系統(tǒng) 如何避免膽道損傷和術(shù)中及時(shí)發(fā)現(xiàn)已發(fā)生的膽道損傷是防治該并發(fā)癥的主要手段。ICG 經(jīng)膽道排泄的特性使其具備顯示和檢查膽道系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)。當(dāng)含有ICG的膽汁流經(jīng)膽道系統(tǒng)時(shí)，熒光可以透過膽管壁清晰顯示膽道系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)膽管系統(tǒng)的可視化，避免術(shù)中因?qū)δ懙老到y(tǒng)識(shí)別不佳而導(dǎo)致的副損傷，可顯著降低術(shù)中膽管損傷風(fēng)險(xiǎn)［8-9］。此外，若術(shù)中發(fā)生膽漏，外泄的ICG 熒光相比于單純的膽汁綠染，能更敏感地顯示出膽漏的位置。因此，利用ICG熒光成像不僅提升了術(shù)中膽道損傷的發(fā)現(xiàn)率，還減少了術(shù)中X 線膽道造影的需求。一項(xiàng)臨床隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)顯示，術(shù)中的熒光膽道造影對(duì)膽漏的檢出效能與X 線膽道造影相同，而熒光膽道造影在安全性、便捷性和實(shí)時(shí)性上有顯著優(yōu)勢(shì)［10］。為此越來越多的學(xué)者提出，熒光造影取代X線造影成為術(shù)中膽道造影的金標(biāo)準(zhǔn)，此將成為可能［11］。當(dāng)然，由于肝臟熒光染色背景很強(qiáng)，加上ICG 熒光穿透力有限，一定程度上限制了ICG熒光在肝內(nèi)膽管顯影中的應(yīng)用，部分肝實(shí)質(zhì)深部的膽道造影仍然需要傳統(tǒng)X線膽道造影的支持［12］。

2. 腫瘤染色 術(shù)中如何快速、精準(zhǔn)地定位腫瘤邊界一直是困擾腹腔鏡肝切除術(shù)的難題。ICG 熒光影像利用腫瘤和正常肝組織對(duì)ICG吸收和排泄的差異，實(shí)現(xiàn)肝腫瘤的精準(zhǔn)熒光染色，為腫瘤的切除定位和導(dǎo)航，提高手術(shù)效率的同時(shí)有效地避免了陽性切緣，這是熒光影像在腹腔鏡肝切除術(shù)中的最大應(yīng)用之一［13］。另外，盡管CT 等傳統(tǒng)影像不斷改進(jìn)，仍有約7%的肝臟病灶術(shù)前難以被發(fā)現(xiàn)，而ICG 熒光對(duì)微小病灶具有較高的敏感性，甚至可以發(fā)現(xiàn)2 mm大小的病灶，一定程度上彌補(bǔ)了傳統(tǒng)影像的漏診問題。一項(xiàng)納入21 個(gè)隨機(jī)對(duì)照研究、841 例ICG 腹腔鏡肝癌切除病人的Meta 分析顯示［14］，ICG 對(duì)肝淺表腫瘤的敏感度為96%～100%，其中13項(xiàng)研究362 例病人中有42 例ICG 檢測(cè)到術(shù)前影像未檢測(cè)到的病灶，占11.6%（42/362）。此外，在熒光染色的過程中，不同性質(zhì)的肝臟腫瘤可以表現(xiàn)出全部熒光、部分熒光、環(huán)形熒光等不同的染色模式［15］。這些染色的差異主要是由于不同肝腫瘤中攝取轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白表達(dá)水平不同，對(duì)ICG攝取轉(zhuǎn)運(yùn)存在差異造成的。而進(jìn)一步的研究表明，攝取轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的表達(dá)與肝腫瘤的預(yù)后密切相關(guān)［16］。因此，利用ICG熒光染色模式可初步評(píng)估腫瘤性質(zhì)。

3. 肝段染色 解剖性肝切除對(duì)治療沿門靜脈系統(tǒng)擴(kuò)散的肝惡性腫瘤具有腫瘤學(xué)優(yōu)勢(shì)，這一觀點(diǎn)越來越被接受。解剖性肝切除的解剖學(xué)基礎(chǔ)是肝臟的分段，但肝臟內(nèi)部實(shí)際上是管道交錯(cuò)變異，肝臟分段極不規(guī)則，相鄰肝段表面邊緣相互交錯(cuò)，內(nèi)部分界更是無章可循。因此，能否實(shí)現(xiàn)真正的解剖性肝切除的關(guān)鍵是如何實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的肝段標(biāo)記。過去肝段的標(biāo)記均是術(shù)者依據(jù)經(jīng)驗(yàn)和傳統(tǒng)影像學(xué)粗略地將某一肝段想象在某一位置的某一范圍，并非真正的解剖性切除。即使是高分辨率的肝臟三維重建的出現(xiàn)，肝段的劃分仍然帶有較強(qiáng)的主觀性。其他標(biāo)記肝段的方法，如B 型超聲引導(dǎo)肝血管穿刺注射美藍(lán)等染料或者夾閉Glissson 鞘使相應(yīng)肝段表面出現(xiàn)的缺血區(qū)域等，也存在明顯缺陷。而利用ICG熒光可以對(duì)肝段進(jìn)行“正染”或“反染”，可準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)肝段甚至亞肝段的可視化。與傳統(tǒng)肝段標(biāo)記方法相比，利用ICG熒光標(biāo)記肝段優(yōu)點(diǎn)突出。缺血線法標(biāo)記肝段容易受肝硬化、肝臟顏色等肝臟背景干擾，造成肝表面缺血線不明顯；斷肝過程中，斷面的不平、出血等更使缺血線難以辨認(rèn)；并且部分手術(shù)需要全肝血流阻斷，也限制了缺血線法的應(yīng)用。經(jīng)肝血管穿刺注射染色則容易污染肝斷面，而且美藍(lán)等染料很快被清除而導(dǎo)致染色洗脫。而ICG 經(jīng)外周靜脈或者門靜脈穿刺進(jìn)入肝臟以后，快速被肝細(xì)胞所吸收，不易受肝硬化的影響，染色和非染色肝段之間色差顯著，加上現(xiàn)代熒光腹腔鏡“白光-熒光-融合”多模式切換的功能，消除了肝臟背景等影響，即使在肝實(shí)質(zhì)內(nèi)部也可以形成明顯分界，實(shí)時(shí)導(dǎo)航肝臟的離斷。ICG 被吸收后，排泄時(shí)間較長，肝段標(biāo)記時(shí)間可長達(dá)6～8 h，保證了染色的持續(xù)性，覆蓋大部分肝切除手術(shù)時(shí)間。實(shí)踐表明，經(jīng)ICG 熒光肝段染色在染色成功率、縮短手術(shù)時(shí)間、減少術(shù)中出血、減少肝門阻斷時(shí)間等方面均有優(yōu)勢(shì)。ICG 熒光腹腔鏡下更精準(zhǔn)的肝段染色和實(shí)時(shí)的肝段標(biāo)記，實(shí)現(xiàn)了真正的功能解剖性肝切除［13］。

4. 其他 ICG 可沿淋巴管引流并與淋巴管中的蛋白結(jié)合，在淋巴結(jié)中濃集而標(biāo)記淋巴結(jié)，指導(dǎo)淋巴清掃［17］。另外，利用ICG也可以進(jìn)行血管的顯影，檢查吻合口的血供和肝腎移植后移植體的灌注狀態(tài)［18］。ICG熒光除了指導(dǎo)術(shù)中腫瘤定位和導(dǎo)航腫瘤切除以外，ICG熒光也可以用于檢查切緣有無腫瘤殘留，提高腫瘤R0切除率。因此，理論上經(jīng)ICG熒光腹腔鏡切除的肝癌病人比普通腹腔鏡手術(shù)具有更好的生存時(shí)間［19］。

三、ICG熒光腹腔鏡在肝切除術(shù)中應(yīng)用的缺陷

1.ICG 熒光腹腔鏡的切緣問題 通常認(rèn)為，腫瘤的ICG染色是由于腫瘤周圍的正常肝臟組織受壓迫，導(dǎo)致ICG排泄下降而在腫瘤周圍聚集引起，理論上熒光的邊界應(yīng)大于腫瘤的邊界［15］。因此，只要在熒光邊界外切除就足以保證腫瘤獲得R0切除［20］。但近期的研究通過比較病理邊界和熒光邊界的范圍，發(fā)現(xiàn)在肝細(xì)胞癌（hepatocellular carcinoma，HCC）中病理邊界幾乎是與熒光邊界重疊的，而HCC 最理想的切除范圍是切緣至少距離腫瘤病理邊緣1.5～2.0 cm，所以該研究認(rèn)為，單純沿?zé)晒膺吔缜谐[瘤是無法保證切緣的絕對(duì)安全［21］。青木武士教授2020 年的一項(xiàng)研究里發(fā)現(xiàn)，HCC 的ICG 熒光染色存在較高比例的腫瘤邊緣熒光缺失現(xiàn)象，他在熒光顯微鏡下評(píng)估了26 例HCC，有11 例HCC 存在邊緣熒光缺失現(xiàn)象，這與既往對(duì)熒光邊界的認(rèn)識(shí)存在明顯不同［20］。這提示，在使用ICG熒光影像技術(shù)指導(dǎo)腫瘤切除時(shí)需時(shí)刻保持警惕，ICG 熒光的邊緣并非絕對(duì)安全，需結(jié)合術(shù)中超聲和術(shù)中病理及時(shí)調(diào)整切緣以降低腫瘤破裂和切緣陽性的風(fēng)險(xiǎn)。

2.ICG 熒光腹腔鏡的假陽性問題 ICG 熒光對(duì)肝臟表面病變的高敏感性也帶來突出的假陽性問題，表現(xiàn)為在術(shù)中除癌灶以外，還常常出現(xiàn)一些額外染色的區(qū)域，這些區(qū)域通常術(shù)后病理證實(shí)為正常肝組織。文獻(xiàn)報(bào)道的假陽性甚至高達(dá)40%［14］。導(dǎo)致假陽率升高的因素包括肝硬化、發(fā)育不良結(jié)節(jié)、ICG 使用時(shí)間過短、ICG 使用量過大、膽管增生、壞死、囊腫、血管瘤等［14］。這些手術(shù)計(jì)劃外的染色區(qū)域無疑可能增加手術(shù)難度、延長手術(shù)時(shí)間和減少了殘余肝臟體積。這也要求我們術(shù)前需要充分依據(jù)病人肝臟狀態(tài)評(píng)估ICG 使用時(shí)間和使用量，術(shù)中結(jié)合肉眼觀察、觸診或者術(shù)中超聲等影像謹(jǐn)慎對(duì)待每個(gè)染色的病灶。

3.ICG 熒光組織穿透力有限問題 ICG 熒光的組織穿透力有限，通常只有8～10 mm，雖然該穿透深度顯著超過許多探針分子，但這一深度對(duì)深部腫物的探查仍然十分不利。最新的Meta 分析顯示，ICG 熒光對(duì)深度超過8 mm 的腫物，敏感度只有71%～79%［14］，這再次提示臨床使用ICG 熒光影像時(shí)，需要結(jié)合術(shù)前影像或術(shù)中超聲，同時(shí)也需要探索尋找提高ICG熒光對(duì)組織的穿透能力的方法。

四、熒光影像相關(guān)技術(shù)的最新進(jìn)展

1. 激發(fā)光源的研究進(jìn)展 理論上，波長越長的激發(fā)光源，其激發(fā)出的熒光組織穿透能力就越強(qiáng)，對(duì)深部病變的發(fā)現(xiàn)就越有利。但熒光在激發(fā)過程受多種因素的干擾，包括反射、吸收、散射以及組織的自發(fā)熒光等。目前熒光腹腔鏡主要使用的是700～900 nm 波長的近紅外一區(qū)（NIR-I）。這個(gè)波段的研究及應(yīng)用起步早，探針分子、接收探頭等技術(shù)相對(duì)成熟。然而，在NIR-I內(nèi)，生物組織對(duì)光子仍有較強(qiáng)的吸收、散射和自發(fā)熒光，加上波長的限制，導(dǎo)致了目前熒光腹腔鏡存在穿透深度小、空間分辨率低和信噪比不足等缺陷，影響其進(jìn)一步發(fā)展［22］。最新研究表明，近紅外二區(qū)（NIR-Ⅱ，1 000～1 700 nm）對(duì)比NIR-I具有更低的組織吸收、散射、自發(fā)熒光等特性，在組織穿透深度和空間分辨率方面更有優(yōu)勢(shì)，具有更廣闊的應(yīng)用前景。目前限制NIR-Ⅱ大范圍應(yīng)用的主要問題是適配NIR-Ⅱ的探針分子存在熒光量子產(chǎn)率低、熒光亮度低以及生物相容性、穩(wěn)定性、靶向性差等缺陷需要解決，同時(shí)相關(guān)的成像系統(tǒng)也有賴于工程學(xué)的突破［23］。到目前為止，NIR-Ⅱ熒光影像已經(jīng)由理論開始向臨床轉(zhuǎn)化，尤其是2019年田捷教授團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)了NIR-Ⅱ熒光導(dǎo)航肝癌切除以及首臺(tái)NIR-Ⅱ熒光腹腔鏡研發(fā)成功，標(biāo)志著NIR-Ⅱ熒光腹腔鏡進(jìn)入臨床快速發(fā)展階段［24］。

2. 探針分子的研究進(jìn)展 理想的熒光探針分子應(yīng)該具有良好的靶向性和組織的特異性。顯然，ICG 并非最佳的探針分子，ICG 并非特異性與肝癌細(xì)胞結(jié)合，其染色取決于病變及周邊的代謝狀態(tài)，無法真正區(qū)分良惡性。同時(shí)ICG的染色效果也受多種因素影響。因此，探索理想的探針分子成為熒光影像的另一熱點(diǎn)。目前有多種新型探針分子被應(yīng)用肝腫瘤的熒光影像研究。在機(jī)制上，這些熒光探針分子大體可以分為常開型和激活型。常開型探針分子典型代表是ICG，其他的常開型探針分子多基于ICG 而設(shè)計(jì)［25］。如探針分子IRDye800 褪黑素是通過用ICG 標(biāo)記褪黑素，探針分子IRDye800CW 辛二酰苯胺異羥肟酸（SAHA）則是由SAHA與ICG偶聯(lián)構(gòu)建，通過ICG與肝腫瘤內(nèi)特異性分子（褪黑素、SAHA 等）結(jié)合，提高了ICG 對(duì)肝腫瘤的特異性和靶向性。激活型探針分子主要是靶向肝腫瘤的可自激發(fā)分子，如靶向次氯酸的HOTN 探針分子、靶向谷胱甘肽的CyO-Dise 探針分子、靶向堿性磷酸酶（ALP）的DQM-ALP 探針分子［25］。而次氯酸、谷胱甘肽、ALP 等這一類分子在肝腫瘤中特異性升高，激活型探針分子與其結(jié)合后自激發(fā)熒光，提高肝腫瘤熒光染色的特異性。目前這些探針分子大部分處于實(shí)驗(yàn)研究階段，初步顯示出比ICG 更強(qiáng)大的染色效能和特異性，將可能助力熒光腹腔鏡肝切除術(shù)的發(fā)展。

五、展望

隨著熒光影像在技術(shù)層面上不斷突破，超高清、大景深、高動(dòng)態(tài)、廣色域、智能調(diào)節(jié)等高端技術(shù)不斷向熒光腹腔鏡加持，熒光腹腔鏡將進(jìn)入一個(gè)高速增長期?？梢灶A(yù)測(cè)，熒光腹腔鏡技術(shù)水平將很快達(dá)到甚至超過目前主流的白光腹腔鏡水平，熒光腹腔鏡將成為未來腹腔鏡的主流。得益于熒光影像在腫瘤染色、肝段染色、實(shí)時(shí)術(shù)中導(dǎo)航等方面的優(yōu)勢(shì)，熒光影像指導(dǎo)下的腹腔鏡肝切除術(shù)也必將成為腹腔鏡肝切除術(shù)的技術(shù)主流，使肝切除術(shù)更精準(zhǔn)、更安全、更高效，促使“解剖性肝切除”向“功能解剖性肝切除”飛躍。而NIR-Ⅱ熒光成像技術(shù)和新型探針分子的出現(xiàn)，極大地克服了現(xiàn)有ICG熒光腹腔鏡的局限性，具有極大的研發(fā)空間以及臨床使用價(jià)值。

利益沖突所有作者均聲明不存在利益沖突