熒光顯像技術在腦腫瘤切除術中的應用現狀與展望

孫連杰綜述 楊小朋審校

目前，惡性膠質瘤主要采用顯微手術切除腫瘤為主，結合放療、化療等綜合治療。手術最大范圍地切除腫瘤是影響顱內腫瘤病人無進展生存期和總生存期的重要且獨立的影響指標之一[1]。新技術有助于最大范圍地安全切除腦腫瘤。本文就熒光顯像技術在腦腫瘤切除術中的應用現狀與展望進行綜述。

1 神經外科常用的熒光染料

熒光素鈉（fluorescein sodium，FLS）、δ-氨基-γ-酮戊酸（5-Aminolevulinic Acid，5-ALA）和吲哚青綠（Indocyanine green，ICG）為目前神經外科使用較多的熒光染料。其他熒光染料（包括吖啶橙、吖啶黃堿、溴甲酚紫和磺基羅丹明101）已用于肺、胃腸道或婦科手術中，但尚未直接在人類顱腦手術中使用。

2 FLS

2.1 FLS 的特性FLS 染色的熒光機制是FLS 經靜脈給藥后透過被腫瘤破壞的血腦屏障（blood brain barrier，BBB）在腫瘤細胞外間質中聚集，成為BBB受損區域的標志，以幫助外科醫生實現增強腫瘤區域的全切除[2]。FLS 熒光所觀察到的腫瘤邊界與術前MRI增強邊界有很好的相關性。與FLS熒光機制不同，5-ALA是一種細胞內代謝的前體藥物，可選擇性地積聚于腫瘤細胞內，而FLS 與腫瘤細胞之間沒有特殊的相互作用。

2.2 FLS 在腦腫瘤手術中的應用1948 年，FLS 首次被應用于腦膠質瘤手術中[3]。影響FLS 滲透的重要因素是BBB的破壞，其他如FLS的給藥劑量和時間、術前放療和化療、腦腫脹等[4]。在2013年以前，文獻報道的FLS多為高劑量（15～20 mg/kg）肉眼指導腫瘤切除，這可能與Pentero 900 熒光顯微鏡尚未應用于臨床有關。高劑量FLS并不會造成任何永久性的不良影響，而且鞏膜、皮膚和尿液的黃染色可在大約24 h 內消失。在2013 年以后，文獻報道的FLS 多為低劑量（5～10 mg/kg）或小劑量（3～5 mg/kg）聯合裝有YELLOW 560 nm濾色鏡的OPMI Pentero 900熒光顯微鏡輔助下切除顱內惡性腫瘤，這種輔助技術通常是安全和有效的[5]。FLS的注射時間有麻醉誘導后、硬腦膜切開前和臨時靜脈注射三種時機[4]。高劑量FLS在膠質瘤組織中聚集后肉眼可觀察到腫瘤的熒光染色強度的差異。Bo 等[6]研究顯示術中應用FLS可顯著提高全切除率，而且無進展生存期顯著延長。Shinoda 等[7]報道，注射高劑量FLS 后，在肉眼觀下總切除成功率為84.4%，占術中所有可見黃染色病人的100%。Koc等[8]研究顯示，FLS組（47例）與非FLS 組（33 例）中位生存期分別為43.9 周與41.8 周，兩組生存期差異無統計學意義，但切除程度對中位生存期有較大影響，即部分切除后生存期為34.3 周和全切除后生存期為46.5 周，使用FLS 引導腫瘤切除可顯著提高腫瘤的全切除率（83 vs. 55%）。FLS（3 mg/kg）聯合Pentero 900熒光顯微鏡在腫瘤切除術中可獲得最佳熒光效果，敏感性和特異性分別為79%和100%[9]。2016 年2 月，Hamamcioglu 等[10]報道23 例高級別膠質瘤和7 例轉移性腫瘤，麻醉誘導后給予FLS（2～4 mg/kg），用YELLOW 560 nm 濾色鏡對腦組織和腫瘤組織進行鑒別，在30例手術中有29例發現FLS有助于腫瘤的分界，其中23例為全切除，而4例為次全切除，其余2例為部分切除。

3 5-ALA

3.1 5-ALA 的特性5-ALA 是經過ALA 脫水酶及一系列酶促作用，生成具有強光敏性的原卟啉Ⅸ（protoporphyrin Ⅸ，PpⅨ）。PpⅨ可在腫瘤細胞中積累，在405 nm附近吸收光譜帶中的光子，然后發射波長約630 nm的低能光子，通過裝有發射濾光片的手術顯微鏡，觀察到的兩條光帶（450 nm/570 nm），屬于肉眼可見光譜，被認為是紫藍色的背景和“粉紅到紅色”的熒光[11]。

3.2 5-ALA 在腦腫瘤手術中的應用 麻醉誘導前3 h口服5-ALA（10 mg/kg），PpⅨ顯影的高峰期可滿足術中所需，給藥9 h后熒光逐漸消失。因不同腦腫瘤對BBB破壞的程度不同，攝取的外源性5-ALA的量有所差別。WHO分級Ⅰ、Ⅱ級膠質瘤或對正常腦組織浸潤較少的腦腫瘤術中可能無法顯示5-ALA 熒光，從而使其靈敏度大大降低。為了提高5-ALA 熒光顯像的靈敏度，Ishihara 等[12]對6 例5-AlA 誘導的PpⅨ熒光組織進行熒光發射光譜的定量測定，并根據光譜熒光強度與組織學特征的相關性，能檢測BBB 破壞程度低的腫瘤，從而提高5-ALA 顯像的靈敏度。Valdes 等[13]認為采用定量熒光測量檢測方法測量的PpⅨ的濃度具有診斷意義，熒光組織PpⅨ濃度顯著高于非可見熒光組織，對腫瘤的診斷準確率在90%以上。5-ALA熒光輔助下膠質瘤切除可提高腫瘤切除范圍及無進展生存期[14，15]。

4 ICG

4.1 ICG的特性ICG是一種分子量大小為744.96 Da的水溶性小分子，激發波長約為780 nm，在700～850 nm范圍內發出熒光，可通過激發光的照射腦腫瘤組織顯示綠色熒光。ICG經靜脈注射后可迅速與血漿蛋白結合，并被肝臟所清除。使用濃度在5～25 mg，所觀察到的熒光持續時間有限，在10 min 左右出現峰值。

4.2 ICG 在腦腫瘤手術中的應用ICG 熒光視頻血管造影已被廣泛應用于評估血管通暢程度。在白光手術顯微鏡的視野內，熒光視頻血管造影的疊加可以實時評估手術期間血管內的血流情況。該技術可提高術者在復雜神經血管手術中的決策水平。Kala等[16]表明，ICG 能夠對大鼠顱腦膠質瘤模型染色，顯示腫瘤組織血流量的增加以及周圍腦循環發生的病理改變，實現染色腫瘤的邊界和病理對比。2015 年，Inoue 等[17]報道內窺鏡ICG 顯像，以幫助顯示侵襲蝶竇的腫瘤及經蝶竇手術中視神經和正常垂體組織血流的測定。ICG還可進一步應用于乳突切除術中面神經的顯示，乳突切除作為乙狀竇前入路、巖前入路或經迷路入路的關鍵步驟，先將面神經管鉆至紙片薄后，再經中心靜脈導管注入ICG，神經滋養血管的血管因此突顯出來，通過面神經的走形，促進內耳道的開放以及腫瘤的暴露，可減少醫源性面神經功能障礙[18]。

5 其他熒光染料

溴甲酚紫、吖啶橙和吖啶黃，可用于通過共聚焦顯微鏡對腦腫瘤組織進行體外快速診斷。類似熒光染料的腫瘤靶向劑烷基磷膽堿CLR1501 和CLR1502，能特異性地吸附到腫瘤細胞，在特定波長的光照下發出熒光。CLR1501、CLR1502 和5-ALA被注射到膠質細胞瘤和膠質母細胞瘤的小鼠身上，然后通過激光共聚焦顯微鏡，IVIS 光譜成像系統或者近紅外熒光的成像系統檢測小鼠的腦組織，結果發現CLR1501的熒光效果與5-ALA染料相似，而近紅外的CLR1502染料的熒光效果比5-ALA更好[19]。5.1 分子探針 高親和力的分子探針的制備和應用是分子影像學研究的重點。分子探針是指配體或抗體等與同位素、熒光素或順磁性原子特異性結合，產生可探測的信號，這些信號經適當的擴增放大后，利用高分辨率的成像系統即可檢測到這些信號的改變，從而間接反映分子或基因的信息。不同分子探針具有以下幾種共同特點[20]：①能夠參與人體內正常生理代謝、免疫或受體結合、基因表達等，并不會對人體造成任何傷害。②能夠透過體內許多生理屏障，如血腦屏障、血管壁、細胞膜等。③與靶分子具有高靈敏度和特異性的結合。分子探針根據探針的特異性可分為靶向性探針和可激活探針。納米抗體是一類單變量域的能夠特異性結合的靶向性探針，具有體積小、易透過血腦屏障、半衰期長、與腫瘤結合特異性高的優點[21]。靶向性探針的主要缺點是不均勻的被動分布和非特異性結合。雙標記納米探針被設計用來解決這個限制，具有超順磁性和熒光特性，達到術前影像與術中顯像的統一，從而提高對腫瘤邊界判斷的準確性，為腫瘤邊緣的獲取提供新的途徑[22]。

總之，5-ALA 引導腦腫瘤手術可以提高腫瘤切除率，FLS引導下的腫瘤切除已成為一種替代方法，ICG對血管腫瘤（如血管母細胞瘤）有很好的應用前景。雖然分子靶向探針具有吸引力和技術先進，但與現有的5-ALA 和FLS 相比，用于熒光導向切除術的優勢和成本還有待提高。術中熒光顯像技術可以幫助術者最大限度地切除腫瘤組織，但外科手術的進步無疑將伴隨著神經外科醫生所面臨的挑戰、機遇與思考。