姚 藍(lán)，王小毅，吳 畏

解放軍總醫(yī)院第三醫(yī)學(xué)中心眼科醫(yī)學(xué)部，北京 100039

手術(shù)切除是治療腫瘤的主要方法之一，在手術(shù)過程中，術(shù)者主要憑借經(jīng)驗識別腫瘤組織的范圍，易出現(xiàn)切除不徹底或切除范圍過大的結(jié)果，導(dǎo)致腫瘤復(fù)發(fā)或術(shù)后并發(fā)癥頻發(fā)[1-2]。為實現(xiàn)精準(zhǔn)切除，近年來研究人員開發(fā)了三維影像重建技術(shù)、術(shù)中超聲、磁共振和熒光導(dǎo)航等輔助手段，其中術(shù)中熒光導(dǎo)航技術(shù)由于定位腫瘤組織精準(zhǔn)且安全經(jīng)濟而備受關(guān)注。

熒光導(dǎo)航技術(shù)的原理是熒光造影劑通過實體腫瘤的高滲透和易阻滯(enhanced permeability and retention effect，EPR)效應(yīng)而非特異性蓄積在腫瘤中，經(jīng)激發(fā)光照射后發(fā)出熒光，從而實時顯示腫瘤[3]。最常用的熒光造影劑吲哚菁綠(indocyanine green，ICG)早在1956年就被食品藥品監(jiān)督管理局批準(zhǔn)臨床應(yīng)用，也是我國唯一批準(zhǔn)可臨床應(yīng)用的近紅外熒光造影劑，具有極佳的安全性[4]。根據(jù)熒光造影劑的發(fā)射波波長可以將近紅外熒光分為700 ~ 1 000 nm范圍內(nèi)的近紅外一區(qū)(near-infrared window Ⅰ，NIR-Ⅰ)熒光和1 000 ~ 1 700 nm范圍內(nèi)的近紅外二區(qū)(near-infrared window Ⅱ，NIR-Ⅱ)熒光，目前基于ICG的NIR-Ⅰ和NIR-Ⅱ熒光導(dǎo)航技術(shù)均已用于指導(dǎo)腫瘤切除，本文將對該領(lǐng)域的臨床應(yīng)用進展作一綜述，以期為臨床診斷和治療提供證據(jù)。

1 基于ICG的NIR-Ⅰ熒光導(dǎo)航技術(shù)在實體腫瘤切除術(shù)中的應(yīng)用

1.1 肝腫瘤 ICG熒光成像在肝病中的應(yīng)用涉及多方面，主要包括術(shù)前評估肝功能、肝血流及膽道系統(tǒng)成像、肝結(jié)節(jié)成像等[5]。2009年，基于ICG的熒光導(dǎo)航技術(shù)首次被應(yīng)用于輔助肝腫瘤切除術(shù)[6]。63例肝細(xì)胞肝癌患者于術(shù)前1 ~ 7 d行ICG靜脈注射，術(shù)中實時成像識別腫瘤邊界。其中8例患者因體內(nèi)部分腫瘤組織過小，術(shù)前影像學(xué)方法未檢出，但I(xiàn)CG術(shù)中熒光成像均顯示陽性信號，且病理學(xué)檢查結(jié)果證實為惡性組織。這表明ICG熒光導(dǎo)航技術(shù)在輔助肝腫瘤組織識別中具有潛在應(yīng)用價值。2021年，Otsuka等[7]利用基于ICG的NIR-Ⅰ熒光導(dǎo)航技術(shù)輔助34例肝病患者行手術(shù)治療，結(jié)果表明ICG熒光成像結(jié)果能夠檢測出83.3%的良性或惡性腫瘤結(jié)節(jié)、85.7%的肝細(xì)胞肝癌結(jié)節(jié)；在基于ICG的熒光導(dǎo)航技術(shù)的輔助下，可有效提高術(shù)者識別腫瘤邊界的準(zhǔn)確性。此外，一項多中心回顧性研究對該技術(shù)的安全性進行了研究，研究中共納入52例患者，均未觀察到相關(guān)不良事件發(fā)生[8]。之后Sakoda等[9]首次完全根據(jù)ICG的NIR-Ⅰ熒光成像結(jié)果確定腫瘤邊界，并對2例肝細(xì)胞肝癌患者行肝段切除術(shù)，術(shù)后均未發(fā)生相關(guān)不良事件。同時，該研究還發(fā)現(xiàn)中、高分化肝細(xì)胞肝癌病灶表現(xiàn)為均勻的部分熒光或全熒光，而低分化肝細(xì)胞肝癌、結(jié)直腸癌肝轉(zhuǎn)移和肝內(nèi)轉(zhuǎn)移肝癌病灶表現(xiàn)為環(huán)形熒光[10]，這種顯像特點可能與腫瘤組織的分化程度、病理類型、膽道系統(tǒng)受壓迫程度密切相關(guān)[11]。此外，在肝癌解剖性切除中，三維腹腔鏡與ICG熒光導(dǎo)航技術(shù)的聯(lián)合應(yīng)用亦取得顯著成效[12-13]，通過穿刺注射或靜脈注射ICG顯示荷瘤肝段，從而實時精確引導(dǎo)解剖性肝切除術(shù)。

1.2 顱內(nèi)腫瘤 熒光導(dǎo)航技術(shù)輔助顱內(nèi)腫瘤切除術(shù)已開展數(shù)年，最初多用于腦血管成像，近年來逐漸被用于顱內(nèi)實體腫瘤組織成像。2017年，一項基于5-氨基乙酰丙酸(5-ALA)的熒光導(dǎo)航技術(shù)的多中心隨機對照試驗表明，熒光導(dǎo)航技術(shù)被用于術(shù)中指導(dǎo)腦膠質(zhì)瘤切除的陽性預(yù)測值為100%，表明該技術(shù)可指導(dǎo)腫瘤精準(zhǔn)切除，從而改善患者預(yù)后[14]。但5-ALA發(fā)射光波長為450 ~ 650 nm，穿透組織時易發(fā)生散射，因此其穿透能力較差，且成像結(jié)果的信背比(tumor-background ratio，TBR)有待提高[15]。Lee等[16]開展了基于ICG的NIR-Ⅰ熒光導(dǎo)航技術(shù)指導(dǎo)腦部腫瘤轉(zhuǎn)移灶切除的臨床試驗，成像結(jié)果顯示腫瘤組織的敏感度可達(dá)到98%，這表明基于ICG的熒光導(dǎo)航技術(shù)與5-ALA熒光成像相似，其在顱內(nèi)腫瘤組織切除術(shù)中的應(yīng)用具有潛在臨床價值。2018年，該技術(shù)在腦膜瘤切除術(shù)中應(yīng)用的相關(guān)臨床研究(NCT02280954)表明，術(shù)前23 h靜脈注射5 mg/kg ICG后行術(shù)中NIR-Ⅰ熒光成像，結(jié)果表明其識別腦膜瘤的敏感度為96.4%，特異度為38.9%，陽性預(yù)測值為71.1%，陰性預(yù)測值為87.5%[17]。相關(guān)初步試驗結(jié)果表明基于ICG的NIR-Ⅰ熒光成像技術(shù)在顱內(nèi)腫瘤切除術(shù)中具有較高有效性，但未來還需要進行相關(guān)研究優(yōu)化該技術(shù)。

1.3 肺部腫瘤 基于ICG的NIR-Ⅰ熒光導(dǎo)航技術(shù)同樣被應(yīng)用于肺部腫瘤切除術(shù)中，并且已證實其可有效識別非小細(xì)胞肺癌肺結(jié)節(jié)[18]。Okusanya等[19]首次在肺部分切除術(shù)中應(yīng)用該輔助技術(shù)，研究共納入了18例擬行肺結(jié)節(jié)切除術(shù)的患者，術(shù)前24 h靜脈注射5 mg/kg ICG。術(shù)中行NIR-Ⅰ熒光成像檢出了5個術(shù)前CT掃描檢查、術(shù)中觸診和視診均未發(fā)現(xiàn)的結(jié)節(jié)，并經(jīng)術(shù)后病理結(jié)果證實均為惡性。隨后，Mao等[20]為探究該技術(shù)識別微小腫瘤組織的能力，納入了36例術(shù)前檢查結(jié)果均顯示存在肺結(jié)節(jié)的患者開展臨床試驗，共檢出了9個術(shù)前CT未發(fā)現(xiàn)的腫瘤組織，其中44.4%為惡性或非典型性組織；該技術(shù)檢出腫瘤組織的敏感度和陽性預(yù)測值分別可達(dá)88.7%和92.6%。2019年，Predina等[21]開展了識別肉瘤肺轉(zhuǎn)移灶的臨床試驗(NCT02280954)，研究發(fā)現(xiàn)術(shù)中熒光成像結(jié)果不僅可精確定位術(shù)前已檢出的肉瘤肺轉(zhuǎn)移灶，同時還可識別出其他隱匿性病變，這一發(fā)現(xiàn)有利于改善患者預(yù)后，提高生存質(zhì)量。這些研究有力推動了基于ICG的NIR-Ⅰ熒光導(dǎo)航技術(shù)定位肺部癌性結(jié)節(jié)的發(fā)展，同時也為發(fā)現(xiàn)肺部隱匿性病灶提供了潛在方法。

1.4 頭頸部腫瘤 基于ICG的熒光成像技術(shù)在頭頸部腫瘤切除術(shù)中的應(yīng)用主要是實時注射以顯示血管、淋巴位置[22]。2019年，Stubbs等[23]首次利用基于ICG的NIR-Ⅰ熒光導(dǎo)航技術(shù)確定頭頸部腺癌或鱗癌腫瘤切除范圍，研究過程中共納入了14例需進行手術(shù)的患者，在術(shù)前24 h靜脈注射5 mg/kg ICG，86%患者顯示出明顯的熒光。同時還有3例患者術(shù)中視診未發(fā)現(xiàn)黏膜病變，但術(shù)中ICG熒光結(jié)果呈陽性，且術(shù)后病理證實為鱗癌病灶。這項研究有力證明了基于ICG的NIR-Ⅰ熒光導(dǎo)航技術(shù)定位頭頸部腫瘤位置的重要意義。為了更好發(fā)揮該技術(shù)的優(yōu)勢，2022年，De Ravin等[24]將NIR熒光成像系統(tǒng)與機器人手術(shù)系統(tǒng)整合，納入6例頭頸部腫瘤患者進行相關(guān)研究，結(jié)果提示單純ICG熒光成像結(jié)果能夠顯示66.7%的腫瘤組織，而整合機器人操作系統(tǒng)后可提升至83.3%。術(shù)者根據(jù)視診或觸診的方法識別頭頸部腫瘤組織邊界難度較大，因此腫瘤組織完全切除可能性較小，患者術(shù)后易復(fù)發(fā)，而基于ICG的NIR-Ⅰ熒光導(dǎo)航技術(shù)作為一種輔助技術(shù)，單獨應(yīng)用或與其他技術(shù)結(jié)合應(yīng)用均能夠有效提高術(shù)者判斷腫瘤范圍的準(zhǔn)確性[25]。

1.5 腎腫瘤 不同于EPR效應(yīng)，ICG熒光導(dǎo)航技術(shù)輔助切除腎腫瘤的原理主要是腫瘤細(xì)胞表面缺乏特異性攝取ICG的膜蛋白，對ICG的攝取能力降低，因此熒光成像過程中腎腫瘤相較正常組織顯示較低的熒光信號[26]。Tobis等[27]于2011年首次將這種熒光導(dǎo)航技術(shù)應(yīng)用于腹腔鏡腎部分切除術(shù)中，評估其定位腎腫瘤的能力；術(shù)中靜脈注射2.5 mg/mL ICG后發(fā)現(xiàn)8例患者腫瘤組織熒光信號降低或缺失，3例患者腫瘤組織與癌旁組織信號相當(dāng)。隨后，有研究將該技術(shù)應(yīng)用于腎部分切除術(shù)中，根據(jù)成像結(jié)果對患者行腎部分切除術(shù)，術(shù)后患者切緣陽性率僅為8%[28]。此外，還有研究表明基于ICG的NIR-Ⅰ熒光導(dǎo)航技術(shù)引導(dǎo)行腎部分切除術(shù)可有效降低術(shù)后腎囊腫的發(fā)生率，同時還可縮短手術(shù)時間、減少腎缺血時間，有效改善患者預(yù)后[29]。但由于腎腫瘤組織的ICG熒光成像結(jié)果常顯示陰性信號，易被正常組織的陽性信號遮蓋。為提高腎腫瘤熒光成像的有效性，激發(fā)后可在腎腫瘤結(jié)節(jié)部位發(fā)射熒光而周圍組織呈陰性信號的分子造影劑已被合成，有望代替ICG[30]。

2 基于ICG的NIR-Ⅱ熒光導(dǎo)航技術(shù)在實體腫瘤切除術(shù)中的應(yīng)用

造影劑的發(fā)射光譜紅移可顯著減弱生物組織的散射能力、降低生物組織自發(fā)熒光的干擾，從而提高成像結(jié)果的TBR。雖然ICG發(fā)射光波峰主要位于800 ~ 810 nm[31-32]，但其發(fā)射光波長范圍位于750 ~ 1 200 nm，尾部的NIR-Ⅱ熒光同樣可以良好顯示腫瘤組織的位置，還可降低背景熒光的影響。除了熒光探針外，熒光成像系統(tǒng)也是決定熒光成像結(jié)果質(zhì)量的重要因素。既往熒光成像設(shè)備多以電荷耦合器件(charge coupled device，CCD)或互補金屬氧化物半導(dǎo)體(complementary metal-oxidesemiconductor，CMOS)為光電探測器[33]，這些成像設(shè)備能測到700 ~ 1 000 nm范圍內(nèi)的NIR-Ⅰ熒光。最近，中科院自動化研究所田捷教授團隊自主研發(fā)了基于銦鎵砷光電探測器的熒光成像設(shè)備[34]，這是首個可臨床使用的NIR-Ⅱ熒光成像系統(tǒng)，可檢測到1 000 ~ 1 700 nm范圍內(nèi)的NIR-Ⅱ熒光，為基于ICG的NIR-Ⅱ熒光導(dǎo)航技術(shù)的臨床應(yīng)用奠定了重要基礎(chǔ)。目前，基于ICG的NIR-Ⅱ熒光成像技術(shù)已在肝癌、腎癌、腦膠質(zhì)瘤切除術(shù)中開展臨床研究，對比其與基于ICG的NIR-Ⅰ熒光成像的質(zhì)量，同時研究其鑒別腫瘤組織的特異性和敏感性。

2020年基于ICG的NIR-Ⅱ熒光成像技術(shù)首次臨床應(yīng)用于肝癌手術(shù)導(dǎo)航。該研究共納入了23例肝癌患者，對比了NIR-Ⅰ與NIR-Ⅱ熒光成像結(jié)果。結(jié)果表明，與NIR-Ⅰ熒光成像結(jié)果相比，各種病理類型肝癌基于ICG NIR-Ⅱ成像結(jié)果的TBR明顯較高，同時根據(jù)NIR-Ⅱ成像結(jié)果能夠發(fā)現(xiàn)更多微小病灶結(jié)節(jié)[34]。腎癌患者腎部分切除術(shù)中主要依據(jù)傳統(tǒng)的視診、觸診方法確定切除范圍，難度較大。切除范圍過小容易導(dǎo)致腫瘤復(fù)發(fā)，切除范圍過大會導(dǎo)致腎單元受損。Cao等[35]于2021年首次在腎部分切除術(shù)中應(yīng)用基于ICG的NIR-Ⅱ熒光導(dǎo)航技術(shù)，對9例擬行腎部分切除術(shù)的患者，根據(jù)NIR-Ⅱ熒光成像結(jié)果確定切除范圍，發(fā)現(xiàn)該技術(shù)可很好地指導(dǎo)術(shù)者判斷腫瘤切除邊緣；所有腫瘤均被完全切除，并且術(shù)中腫瘤包膜均無破裂；術(shù)后隨訪4 ~ 17個月，未見腫瘤復(fù)發(fā)或轉(zhuǎn)移。近期，Shi等[36]在高級別腦膠質(zhì)瘤患者中開展了一項隨機對照研究，評估了NIR-Ⅱ熒光成像技術(shù)的臨床應(yīng)用價值。該研究共納入了15例高級別腦膠質(zhì)瘤患者，發(fā)現(xiàn)根據(jù)NIR-Ⅱ熒光成像結(jié)果切除腫瘤組織，完全切除率可達(dá)到100%；以病理結(jié)果為金標(biāo)準(zhǔn)， NIR-Ⅰ、NIR-Ⅱ成像結(jié)果以及醫(yī)師判斷結(jié)果中，NIR-Ⅱ成像結(jié)果判斷腫瘤組織的準(zhǔn)確性最高，受試者工作曲線下面積可達(dá)0.999 7。同時Shen等[37]結(jié)合深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和ICG原位NIR-Ⅱ熒光成像進行術(shù)中實時自動膠質(zhì)瘤原位病理診斷。這項技術(shù)與醫(yī)師的經(jīng)驗性判斷相比，敏感度更高(96.8%vs82.0%)，術(shù)者決策改變率高達(dá)70%，術(shù)中能夠快速預(yù)測腫瘤標(biāo)本的惡性程度分級以及Ki-67水平。這些結(jié)果均證實基于ICG的NIR-Ⅱ熒光導(dǎo)航技術(shù)在確定腫瘤組織范圍方面具有較高的臨床應(yīng)用價值。

3 結(jié)語和展望

在過去的10多年中，基于ICG的NIR-Ⅰ熒光導(dǎo)航技術(shù)廣泛應(yīng)用，在多種腫瘤切除術(shù)中均顯示出較好的臨床應(yīng)用價值。隨著熒光導(dǎo)航設(shè)備及造影劑的不斷優(yōu)化，我們看到基于ICG的NIR-Ⅱ熒光導(dǎo)航技術(shù)以及不同的分子造影劑的臨床應(yīng)用，均為術(shù)者的術(shù)中決策提供了越來越精確的指導(dǎo)。但腫瘤組織病理特征的差異導(dǎo)致其對于ICG的代謝不同，因此我們需要開展更多的工作，以期在不同腫瘤組織中推廣這項技術(shù)，提高術(shù)中診斷準(zhǔn)確性，改善患者預(yù)后。還可將基于ICG的NIR-Ⅱ成像技術(shù)與多種人工智能結(jié)果相結(jié)合，發(fā)展能夠輔助術(shù)者的技術(shù)。同時這項技術(shù)仍存在著以下瓶頸：(1) ICG熒光成像結(jié)果穿透組織的能力有限，較難顯示出深部腫瘤[38]。(2) ICG在不同類型腫瘤切除術(shù)中的注射方式、最佳濃度、最佳成像時間和成像條件需要進一步優(yōu)化和標(biāo)準(zhǔn)化。(3) ICG熒光成像的特異性較差，較難區(qū)分腫瘤組織和瘤周炎癥組織、良性結(jié)節(jié)等[6,20]，易導(dǎo)致假陽性結(jié)果[39]。為提高該技術(shù)的特異性，近些年開始研發(fā)設(shè)計一些具有靶向腫瘤作用的分子造影劑，目前主要包括抗體-熒光染料偶聯(lián)物(如帕尼單抗-IRDye800CW[40]等)和特殊分子(如EC17[41]、OTL38[42])。(4)由于ICG熒光成像結(jié)果的質(zhì)量與熒光成像系統(tǒng)的性能密切相關(guān)，未來需要繼續(xù)優(yōu)化可臨床應(yīng)用的熒光成像系統(tǒng)。

作者貢獻(xiàn)姚藍(lán)：文章構(gòu)思，撰寫初稿；王小毅：審讀和修訂；吳畏：監(jiān)督指導(dǎo)，資金獲取。

利益沖突所有作者聲明無利益沖突。