吲哚菁綠熒光實時顯影技術在泌尿外科手術中的應用

劉 洪，熊 瑋 綜述，冉 清，△ 審校

(1.成都醫學院臨床醫學院，四川 成都 610500；2.四川省醫學科學院·四川省人民醫院器官移植中心，四川 成都 610072)

精確的外科手術追求“高效、安全”，需要嚴密的術前評估、手術規劃、手術實施及圍手術期管理。手術的有創性要求外科醫生平衡好清除病灶、保護臟器和控制損傷的關系；而術中可視化工具是重要的輔助手段。吲哚菁綠(Indocyanine green，ICG)是一種廣泛使用的無輻射熒光造影劑，近年來已在泌尿外科內鏡手術中逐漸顯示出獨特優勢。本文主要就ICG熒光實時顯影技術在泌尿外科手術中的應用展開綜述。

1 ICG的概述

ICG是一種具有水溶性近紅外熒光(NIRF)造影劑，屬于三碳菁染料(C43H47N2NaO6S2)，分子量為775達爾頓，于1955年由美國柯達公司研發用于醫療影像，1956年FDA批準開始用于人類疾病診斷[1]。在水溶液中，ICG自動凝聚然后分解為無色的衍生物，溶液中有蛋白質如血漿球蛋白、白蛋白，其解凝后顏色穩定不變。較其它造影劑，其光學反應無輻射，擁有高吸光度和低毒性，價格便宜。通過靜脈注射ICG，在血液以兩種方式運輸，游離ICG和與血漿蛋白結合ICG，經血液循環到人體肝臟。肝臟從血流攝取ICG并通過谷胱甘肽S轉換酶代謝，以整個分子形式經膽汁排泄入腸道再排出體外，不參加腸肝循環，無腎毒性。

2 ICG實時顯影技術的發展

20世紀70年代，研究人員發現用近紅外光在600～900 nm波長照射結合ICG的蛋白質后在840 nm處發射熒光值達頂峰，在波長840 nm處，近紅外光極少被水和血紅蛋白吸收，熒光信號可穿過5～10 mm的結締組織[2]。1992年，ICG開始臨床應用于眼底血管造影[3]。進入21世紀后，ICG實時顯影技術臨床應用快速發展，在肝膽外科肝段切除[4]，普通外科腸管吻合可血供檢查[5]，乳腺外科前哨淋巴結清掃[6]等廣為使用并證實其安全性。目前，在臨床應用的設備中，有普通腹腔鏡PINPOINT系統(Stryker公司)和機器人系統(NeuroLogica公司)系統平臺可使用ICG行熒光顯影。

腎臟近曲小管上皮細胞可分泌膽紅素膜轉運蛋白，而腫瘤細胞分泌較少。膽紅素膜轉運蛋白是一種38.22 kDa的跨膜蛋白，由1026 bp長的mRNA序列翻譯所得，含有340個氨基酸。ICG可與其結合熒光顯影，正常腎組織呈等熒光，而腎細胞癌組織結合較少因此呈低熒光[7]。

PINPOINT系統可提供實時內鏡可見光和紅外線熒光顯影，由Stryker公司推出，其熒光光源為LED，包括4K顯示器，(10 mm 0°&30°&45°；5 mm 0°&30°&45°)PINPOINT攝像頭等。靜脈注射ICG后，可熒光顯影腎臟腫瘤邊界、腎臟血管及組織灌注，顯露腎臟動脈分支，利于腎臟腫瘤剜除手術。ICG可深入腎實質染色，輔助內生性腎腫瘤熒光顯影“骨骼化”利于切除[8]。

Da Vinci 機器人手術平臺熒光光源為激光，由NeuroLogica公司研發，其采用內置近紅外ICG檢測器收集熒光顯影，呈現綠色熒光，實時動態顯影。ICG熒光實時顯影輔助外科醫生觀察器官功能狀態并判斷切割平面，可精準識別腎動脈分支、腎實質血供和灌注[9]。

3 按照不同使用路徑和部位，ICG使用可劃分為如下幾類

3.1 外周靜脈血管注射為最常用的途徑，經靜脈注射1～2 ml(2.5～5 mg)ICG，腎動脈先顯影(5～10 s)，腎靜脈顯影(20～40 s)，在腎臟可持續顯影(1～20 min)，腎盂輸尿管顯影(3～10 min)，淋巴結顯影(20～40 min)，血漿半衰期為4 min[10]。

3.2 腫瘤周圍注射主要用于淋巴回流顯影，可經直腸對前列腺注射，也可膀胱鏡引導下注入膀胱或(和)前列腺，熒光顯影標準劑量1.25～2.5 mg/kg。可顯示淋巴結核，腫瘤前哨淋巴結、淋巴轉移。如前列腺癌、膀胱癌等[11]。

3.3 尿路集合系統注射Barnes等報道，通過尿路注射ICG染料是否泄漏來評估尿路完整性[12]，用于泌尿系畸形和外傷的診治，也用于輸尿管損傷或術中輸尿管血供判斷。

4 ICG熒光實時顯影技術在泌尿外科的應用

ICG熒光實時顯影技術在泌尿外科應用廣泛，在腎臟腫瘤、腎上腺腫瘤術中顯示血管及分支，辨識腫瘤邊界和阻斷血管后標記腎臟缺血范圍、淋巴引流。在乳腺腫瘤患者已使用ICG顯影參考區域淋巴結清掃[13]。在膀胱癌、前列腺癌、陰莖癌術中，可實時鑒別區域淋巴結引流幫助泌尿系統腫瘤的準確分期，尤利于雙側盆腔淋巴結清除術。

4.1 利用血循環顯影

4.1.1ICG熒光實時顯影技術輔助腎臟腫瘤手術

腎臟腫瘤的發病率和死亡率占全身腫瘤中2%，其中腎癌約占85%，腎母細胞瘤5%-6%，肉瘤3%。腎臟腫瘤臨床癥狀明顯時大多提示腫瘤進展到中晚期。腎單位的不可再生性要求醫生平衡“無瘤原則”和保留腎實質功能，避免術后慢性腎功能不全。盡管已有R.E.N.A.L、ABC等評分系統輔助臨床外科實踐，但ICG熒光實時顯影技術應用幫助醫生在術中切除及健康組織判別及精準切割。

通過靜脈注射ICG，腎細胞癌組織呈低熒光，腎囊腫、腎錯構瘤呈超熒光。在腹腔鏡輔助腎部分切除術和機器人輔助腎部分切除術中，腎臟腫瘤呈低熒光和選擇性夾閉腫瘤供血動脈使灌注不足相關區域呈暗區。在復雜的腎部分切除術中，標記腎臟缺血范圍和辨識腫瘤區域，可達到“精準切除”，還可實時判斷以減少術中出血和保護健康腎臟組織灌注[14]。

4.1.2ICG熒光實時顯影技術輔助腎上腺腫瘤手術 腎上腺手術中，經典手術方式多行單側腎上腺全切術。Sound等報道，通過靜脈注射ICG，ICG熒光實時顯影技術可描繪腎上腺腫瘤邊界，行腹腔鏡腎上腺和機器人輔助腎上腺腫瘤剜除術達到精準切除腫瘤，保留部分腎上腺功能[15]。Colvin等進行臨床研究后報道，通過靜脈注射ICG，腎上腺腫瘤組織與腹膜后脂肪區分度在熒光顯影5 min時最顯著，可持續顯影20 min，利于腎上腺腫瘤定位及剜除術進行[16]。

4.1.3ICG熒光實時顯影技術對尿路疾病診斷 行ICG術中尿路造影，檢查有無輸尿管漏、輸尿管畸形，還可實時指導輸尿管重建術，提示吻合口狹窄、出血等情況；ICG術中膀胱造影，在膀胱鏡鏡檢和TURP手術中，及時發現、診斷膀胱破裂，膀胱畸形并及時處置；ICG實時顯影尿道連續性和完整性，在經尿道肛門手術、經會陰手術中避免尿道損傷，可輔助對尿道斷裂及尿道狹窄修復或前列腺根治手術中尿道殘端的識別[12]。

4.1.4ICG熒光實時顯影技術輔助對膀胱疾病診斷 Manny等報道，通過術中靜脈注射ICG可熒光實時顯影腸系膜下動脈區域的血管分支和腸壁微血管灌注，輔助選擇血供良好腸段準備構建新膀胱，并檢查腸吻合口及腸-尿道吻合口的血供，降低吻合口漏發生率，而利于改善新膀胱儲尿、控尿、排尿[17]。

4.1.5ICG熒光實時顯影技術輔助對前列腺疾病診斷 機器人輔助下前列腺癌根治(RARP)或者腹腔鏡前列腺癌根治術，術中靜脈注射ICG熒光實時顯影顯露前列腺腫瘤邊界，判斷并保留血管神經束(NVB)，有益于患者術后勃起功能和尿控恢復[18]。

4.2 利用淋巴循環途徑ICG實時顯影技術追蹤惡性腫瘤淋巴轉移，有較高的檢出率、準確率和敏感性。KleinJan等報道，在示蹤淋巴結轉移方面，ICG與目前臨床廣泛使用的納米碳(carbon nanoparticles，CNP)相當，比放射性核素和亞甲藍更敏感和準確[19]。術中注射ICG到腫瘤組織周圍，顯示區域淋巴結分布及淋巴引流，輔助行前哨淋巴結(SLN)活檢和相應淋巴結清掃，有助于盆腔腫瘤的準確分期診斷和治療，尤其是睪丸腫瘤和陰莖腫瘤根治術中行腹股溝淋巴結清掃，降低術后淋巴漏發生率[20]。

動物實驗表明，ICG結合納米顆粒作為染料時會增加前列腺腫瘤組織的腫瘤信號和對比度；還可以用于區別前列腺淋巴引流和下肢淋巴引流，并且可以通過受損的淋巴結構辨別淋巴管和輸尿管[21]。Kim等報道，前列腺癌細胞對ICG具有高效率和高對比度，可在超聲引導下經皮對前列腺注射附帶藥物ICG，靶向輔助診治前列腺癌[22]。Nguyen等報道，經直腸向前列腺包膜組織注射ICG用于術中前哨淋巴結活檢，發現腫瘤轉移可指導盆腔淋巴結清掃術[23]。

在膀胱鏡下對膀胱黏膜下層和逼尿肌周圍注射ICG，可行盆腔淋巴管顯影、腫瘤標記。Golijanin等報道，在膀胱鏡下膀胱黏膜注射ICG可鑒定出膀胱癌前哨淋巴結，ICG結合低PH插入肽(pHLIP)可標記膀胱高級別尿路上皮癌，包括肌層浸潤性和非肌層浸潤性腫瘤，早期診斷膀胱癌[24]。

4.3 治療效益(ICG熒光對腫瘤的治療)惡性腫瘤有外科治療、化學治療、放射治療、熱療、生物治療及中醫中藥等手段。熒光照射ICG可以產生熱輻射和活性氧，ICG實時顯影同時ICG在腫瘤組織高度濃集。因溫度超過60 ℃以上人體組織會發生不可逆改變，高濃度和高溫ICG會殺傷腫瘤組織而產生光動力治療作用。針對腫瘤的免疫療法可通過提升機體免疫監視功能早識別腫瘤細胞和腫瘤細胞轉移并予以清除。有動物實驗和綜述報道，采用激光-ICG療法會延長轉移性前列腺癌患者的生存時間[25，26]。

5 ICG熒光實時顯影技術的限制

ICG無明顯臨床應用絕對禁忌證。國內ICG含有微量的碘，有報道妊娠者、碘過敏者和過敏體質者禁用，肝臟功能差者應調整劑量[27]。副作用主要表現為惡心、嘔吐及蕁麻疹。有報道法國SERB公司可生產新型ICG(Infracyanine)不含碘，術中呈現藍色熒光[28]。

6 展望

有研究者把ICG與納米顆粒聚合形成脂質體、高分子膠束，應用到腫瘤影像輔助診斷和治療技術，目前國內外許多相關實驗已經證實為其一個新的熱點平臺[29]。ICG顯影技術在泌尿外科手術中的應用可行性、安全性和臨床價值得到廣大臨床醫生認可，有望為我們高精度泌尿外科提供參考。

聯合放射和熒光指導對腫瘤前哨淋巴結進行活檢以提高淋巴結活檢準確率。文獻報道，可將多光譜熒光圖像引導應用到臨床，在機器人輔助前列腺癌根治術前先行淋巴閃爍成像和CT或MRI檢查確定前哨淋巴結數量和位置，術中在超聲引導下向前列腺注射ICG 99 mTc-nanocolloid，再進行腫瘤切除和淋巴結清除手術，病檢對比結果顯示前哨淋巴結檢出率、準確率有提高[30]。此外，ICG熒光顯影技術聯合術中超聲檢查可輔助明確腫瘤邊界、腫瘤血供和腫瘤性質初步鑒定。需要更多的隨機對照實驗來量化分析ICG實時顯影輔助鑒別腫瘤邊界和淋巴結轉移，進一步進行生存性分析。

綜上所述，術中實時影像是外科可視化技術的一部分，極大拓展了外科醫生的視覺，有助于術中實時外科決策并減少手術并發癥、改善手術精準度。ICG熒光實時顯影技術擁有實時動態、便捷安全特性。目前，臨床正在使用的ICG融合影像導航、術中超聲、CT或MRI導航和虛擬現實技術等輔助手段。相信ICG的臨床推廣應用必將提升精準外科手術水平，實現更安全和微創的外科手術。