专家论坛吲哚氰绿荧光导航在原发性肝癌微创

文章刊于

中华肝脏外科手术学电子杂志，，7(6)：-.

作者：陈况胡明根

作者单位：医院肝胆外二科

作者简介

胡明根，副主任医师、副教授、硕士研究生导师，医院肝胆外二科副主任。兼任中国医师协会外科医师分会机器人专业委员会委员、肿瘤防治规范化培训工作委员会委员，医院学会微创外科专业委员会常务委员、烧创伤修复重建与康复专业委员会委员，北京健康促进会中青年专家委员会肝癌专业委员会副主任委员。《腹腔镜外科杂志》《中华腔镜外科杂志电子版》编委。主持完成或承担国家科技重大专项项目1项、国家自然科学基金1项、北京市“首都特色临床医学应用发展”基金1项，北京市科技新星课题1项，军队十二五科研面上项目1项。作为骨干参与国家传染病重大专项课题、卫生部行业公益性基金、国家专项等多项重大课题。发表科研论文50余篇，其中SCI论文15篇。以主要完成人先后获得了国家科技进步二等奖、中华医学科技一等奖、北京市科学技术二等奖、三等奖等奖项。

原发性肝癌（肝癌）是一种在慢性肝病和肝硬化条件下常见的侵袭性肿瘤，对于有足够肝功能储备的肝癌患者，手术切除是有效的治疗手段[1]。随着微创理念的不断丰富与微创技术的逐渐发展，腹腔镜及机器人下肝切除术也得到了长足的发展，肝癌微创手术的应用日益广泛。进行R0切除并最大程度地保留肝实质对于降低术后复发率和死亡率至关重要，而实现这一目标有赖于对肿瘤的精确定位和肝段的准确判定。虽然术前CT和MRI已被广泛用于肿瘤的诊断和指导术中切除，但将二维的影像学图像转换成三维的手术区域对于外科医师来说还是有不小的难度。术中超声的应用虽然能很好地进行术中肿瘤定位，但却不能提供实时连续的肝脏肿瘤可视化结果。因此肿瘤定位识别和肝脏分段判定的实时可视化技术显得尤为重要。吲哚氰绿（indocyaninegreen，ICG）荧光成像是一种安全、简单、可行的可视化技术。

一、ICG荧光成像的原理

ICG是一种水溶性阴离子染料，它能快速结合血浆蛋白和脂蛋白，在生理环境中形成聚集的染料分子，蛋白质结合的ICG可被波长范围在～nm的外来光所激发，发射波长nm左右的近红外光。红外光可以穿透组织，因此来自ICG的光学信息不限于组织表面。ICG的摄取主要由肝细胞中的有机阴离子转运体1B3和钠离子-牛磺胆酸共转运蛋白完成，其排泄主要通过毛细胆管上表达的多耐药相关蛋白2载体系统进行，且排泄后不参与肠肝循环[2-3]。静脉注射的ICG被肝脏选择性吸收并排泄到胆汁中，其独特的分解代谢特性使ICG特别适用于可视化肝脏解剖和病理结构辨识[4]。ICG与血浆蛋白的结合不会改变蛋白质结构，因此静脉注射ICG无毒性，且在较低剂量下就能发挥效用[5]。ICG成像已被用于评估肝功能和肝血流量达50年之久。年Ishizawa等[6]首次报道了应用ICG术中导航进行肝癌切除。随着光动态眼（photodynamiceye，PDE）成像系统和ICG融合荧光成像系统的引入，ICG在肝胆外科领域取得了相当大的进展[7-9]。ICG因其肿瘤标记、肝脏分段、微小病灶识别等优势，在微创肝癌切除术中应用越来越广泛。

二、ICG荧光成像的临床应用

1.应用流程：ICG分子荧光影像系统主要包括近红外摄像头、激光激发器、显示屏。术中操作方法如下：（1）使用近红外荧光摄像机在20cm处扫描肝脏。在腹腔镜手术中，可以使用由加拿大Novadaq公司开发的PINPOINT系统进行ICG荧光检测，PINPOINT系统的核心部件包括腹腔镜照明及视频处理模块、高清腹腔镜摄像机和一套高清腹腔镜，该系统能够实时采集并同时显示高清白光和近红外荧光图像。在机器人手术中，使用的达芬奇荧光成像系统是由美国IntuitiveSurgical公司开发的达芬奇手术系统的升级版。它包括能发出白光和近红外线的外科内窥镜、3D高分辨率立体相机头和内窥镜照明器。在手术过程中，外科医师可以通过主控摄像机踏板和手动控制器在正常模式（白光）和荧光模式（近红外）之间轻松切换。（2）根据屏幕上显示的荧光图像对肿瘤的分布情况进行实时定位并标定肝预切线。（3）拟行解剖性肝切除时，使用正显示法或负显示法指导肝分叶或分段。（4）拟行非解剖性肝切除时，在荧光提示下标定肿瘤切除范围。（5）进行肝切除后，对标本和切缘进行ICG分子荧光探测。（6）对标本进行常规病理学检查。

2.在肿瘤识别与定位中的应用：目前肝癌的术后复发率仍然较高，这可能与术前可能已存在微小播散癌灶或多中心来源有关[10]。而来源于结直肠癌及胰腺神经内分泌恶性肿瘤的转移性肝癌，也因其较小而多发的病灶，使肝转移癌完整切除成为难题。因此了解肿瘤部位、边界以及是否存在术前未被发现的新病灶，是完整切除肝脏肿瘤，降低术后复发率的关键。肝脏肿瘤的术前检查方式如强化CT、MRI、术前超声检查等，对于直径10mm的微小病灶检出率极低[11]。目前常用术中超声检查协助肝癌的手术切除，但术中超声检查主要是一种结构式成像方式，对于肝表面小病灶或切缘残留病灶的检测仍然是术中超声的盲点[12]。术中的视诊和触诊也往往存在微小病灶的遗漏，导致术后短期内即可出现肝内转移复发。ICG分子介导近红外光技术对于小肝癌和卫星病灶的识别有很高的敏感度。术前注射ICG，高分化肝癌组织能摄入ICG，但不能正常排泄ICG至胆道，因此可较长时间显示荧光；中分化肝癌组织中部分细胞丧失摄取功能，同时另一部分肿瘤细胞有摄取功能但排泄功能异常，因此显示为不均匀荧光；低分化肝癌组织和外源性肝内转移灶的癌细胞几乎完全丧失肝细胞的正常功能或本身不具备肝细胞功能，因此不能摄取ICG，不显示荧光，而肝癌组织周边的正常肝脏组织因受压迫常导致ICG延迟排泄，因此表现为环绕癌组织的环形荧光。文献表明，ICG能发现其他已有的常规检测手段所不能发现的最大径10mm肝脏浅表的小病灶，经ICG发现的结节最小直径甚至可达到1.5mm[13-14]。Ishizawa等[6]报道ICG在显微镜确诊的肝癌和肝转移灶中的阳性预测值甚至可以达到%。

3.在解剖性肝叶、段切除术中的应用：解剖性肝段切除术是肝癌治疗中必不可少的手术，传统的阻断预切肝段的入肝血流显示缺血线和通过预切肝段的门静脉注入亚甲蓝染料显示预切范围，只能在肝脏表面看到切除范围且亚甲蓝染色很快被洗脱，难以通过缺血线和亚甲蓝染色有效且持久地界定切除平面。而ICG荧光染色不仅能够提供肝脏表面的肝段分界，还能持久提供肝断面的三维界限，且不受出血及组织焦痂的影响，术中可以及时调整手术切除平面。ICG显示肝分段有两种方法[9,15]：（1）正染法。在术中超声的引导下使用细穿刺针将用灭菌注射用水配制的0.25mgICG（配制方法：取25mgICG溶解于10ml灭菌注射水中，取1ml溶解于ml注射用水中，使用时取10ml）注入相应的门静脉分支，进行ICG荧光检测，可显示出相应肝段。（2）负染法。阻断预切除肝段相应的门静脉血流，经外周静脉注射2.5mgICG（配制方法：取25mgICG溶解于10ml灭菌注射水中，使用时取1ml）后进行荧光探测，可显示出预保留的肝段。正染法荧光信号明显，但相较于负染法，正染法技术要求难度更高。特别是当预切除肝段为联合肝段或半肝时，穿刺注射难度更大且染色不均匀。因此正染法适用于单一肝段的染色，而负染法适用于染色体积较大的联合肝段或肝叶的染色。ICG显示肝段也有其局限性，有时会有少量ICG在注入门静脉分支后在体内循环，最终使整个肝脏染色，导致染色失败[16]。我科在国内开展微创手术中ICG荧光染色技术时间较早，并率先将ICG荧光染色技术应用于机器人下肝癌肝切除中，下图为我科ICG分子荧光影像技术在腹腔镜和机器人解剖性肝切除中对肝切除范围界定的应用（图1）。

注：a为腹腔镜下术中通过负染法明确肝V段分割线，b为机器人术中通过负染法明确左、右半肝分割线（箭头所示）；ICG为吲哚氰绿

图１ICG荧光成像技术在解剖性肝切除术中图像

4.在非解剖性肝切除肿瘤切缘界定中的应用：对于非解剖性肝癌肝切除术，术中肿瘤可视化可以提高根治性切除率，避免对健康组织造成不必要的损害，并更准确地评估手术期间的肿瘤边缘，达到切除肿瘤的同时保证安全的切缘，因此掌握肿瘤可视化前提下的肿瘤边界标定技术至关重要。应用ICG标记肿瘤，可以在术前1d经外周静脉注射0.25～0.50mg/kgICG，术中可见全荧光型组织（高分化）、部分荧光型组织（中分化）、环形荧光组织（低分化和转移癌）。对于位置浅表的肿瘤通过显示屏上的荧光显影标记肿瘤的位置和数量；对于位置较深的肿物，结合ICG显影和术前CT、三维重建图像或术中超声检查确定肿物的位置和范围。确定好肿瘤的位置和数量后，在荧光结节边缘外1～2cm处画预切除线。沿预切线切开肝脏组织，同时联合使用ICG介导的近红外光导航实时、三维、精确显示肝癌病灶的位置和大小，及时调整预切线，进行肝脏肿瘤非解剖性切除。此外，ICG分子荧光影像技术还可对肝切除后的残余肝脏进行检测，判断是否存在微小癌灶的残留，对ICG显影的残留癌灶进行再切除，从而可以降低肿瘤残留率[17-18]。

5.在检查术中胆漏中的应用：肝切除术后胆漏仍时有发生，文献报道发生率4.8%～7.6%，严重可导致肝切除术后腹腔脓肿，甚至造成肝衰竭和死亡[19]。肝切除术后胆漏主要是由于术中胆管的损伤未发现或者胆管结扎不牢、结扎线脱落等原因，所以术中发现并及时修复胆管是降低术后复发率关键的一步。传统的术中胆漏试验是阻断下段胆总管后，通过胆囊管或切面上开放的胆管插管向胆管注水或亚甲蓝兰等稀释的染料，使肝内胆管压力升高，以便观察肝断面上忽略的或未可靠结扎的胆管。而使用ICG分子荧光影像技术检测胆漏更为形象直观。切除肝脏后，临时阻断胆总管后经胆囊管注射0.25mg/mlICG（配制方法：取25mgICG溶解于10ml灭菌注射水中，取1ml溶解于ml注射用水中，使用时取10ml），使用ICG分子荧光影像技术检测，可在肝断面检测到是否有结合ICG的胆漏，修复胆管后冲洗断面，可重复上述方法进行复查，直到确定无胆漏为止。与常规方法相比，ICG分子荧光影像技术的应用使胆漏发生率明显降低[20-21]。

三、ICG荧光成像技术的局限性及应用前景

总体而言，ICG技术主要有两个局限性。第一，无法显示处于肝脏深部的肿瘤。研究显示受红外线穿透人体组织能力所限，ICG无法显示肝实质内深度10mm的病灶，结合术前影像学三维重建和术中超声可以一定程度上解决ICG这一局限[22-23]。

第二，ICG技术有较高的假阳性率，在肝硬化或术前化疗导致肝功能下降的患者中尤为明显。研究表明，肝硬化结节、肝脏不良结节增生等在该方法下可以显示较强的荧光，假阳性率为40%～50%，准确率为65%[24]。ICG技术近几年也有较快的发展，Guan等[25]报道在小鼠模型中成功建立ICG负载的Au纳米棒

脂质体核壳纳米粒子，提高了ICG成像敏感度、成像深度及成像持续时间。

总之，ICG荧光成像技术是一种新的实时术中成像方法。这种技术在肝癌的临床探查和微创肝切除术中均有广阔前景，特别是结合术前三维成像、术中超声和各项生物技术，ICG技术在指导肝癌微创手术治疗方面将得到更好的发展与应用。

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