吲哚菁绿荧光显像在微创肝胆外科中的应用进展

马晨辉，温军业，郭怀斌，田焕欣，张万星

1华北理工大学研究生院，河北唐山063000；2河北省人民医院

微创外科从无到有经历了近百年历程，1987年，法国医师Mouret首次展开腹腔镜下胆囊切除术，成为肝胆外科史上里程碑式的事件，30年来，我国微创肝胆外科迅猛发展离不开器械的辅助，腹腔镜从普通2D电视腹腔镜发展到3D腹腔镜，达芬奇腹腔镜机器人及荧光导航腹腔镜等设备的出现对手术的操作起到推波助澜作用。近年来，吲哚菁绿(ICG)荧光显像技术利用ICG的荧光特性、低成本、高可用性，在外科尤其肝胆外科中得到广泛应用[1]。上世纪八十年代，ICG即作为一种检测肝功能的试剂在肝胆外科领域应用，其清除试验对预测肝功能及肝切除术后的发病率和病死率有重要价值[2]。2008年，日本Noboru 等利用ICG胆汁排泄特性，首次在实验中使用荧光成像系统；随后Ishizawa等首次在术中应用荧光胆道造影技术在肝癌切除术中使用实时可视化技术并取得成功，术中荧光成像有助于更好地分辨动脉、门静脉和胆管的解剖结构[3，4]。现就ICG荧光显像在微创肝胆外科中的应用进展综述如下。

1 ICG的应用原理

1976年，Landsman等[5]发现近红外光(750～810 nm)照射ICG血浆蛋白结合物会发出峰值约为840 nm荧光。近一步研究表明，ICG作为一种水溶性化合物，半衰期为150～180 s，静脉注射后，血液将ICG分配至全身，并被肝细胞高度选择性地吸收，最终以游离形式分泌至胆汁中。ICG通过肠道排泄，但不参与肠肝循环或生物转化，完全由肝脏清除，亦不通过其他途径排泄，生物活性稳定。术中ICG血浆蛋白结合物经ICG荧光显像系统显示出来，可在高清腹腔镜图像和荧光图像间实时切换或同时出现。使术者对术中解剖有更直观、更立体的图像，明显提高手术的精准性和安全性。目前，仅有ICG和亚甲基蓝被美国食品药品监督管理局和欧洲药物管理局批准用于临床。实验表明，低剂量的ICG(<2 mg/kg)是安全药物浓度，ICG的不良反应率极低，多是过敏反应，但超剂量会导致严重的不良反应，如心律失常、冠状动脉血管收缩和溶血性贫血等[6]。如今显影剂和设备不断地更新换代，更高清、多场景荧光模式操作、目的示踪剂的特殊显影、实时定量荧光团、实时多荧光团模式及更加符合人体工程学的设备正在服务于外科医生，医师术中对淋巴结定位、重要结构(如输尿管、胆管)的检测、肿瘤的鉴别和组织灌注情况有了更准确的评估，因此在肝胆外科中得到广泛应用。

2 ICG荧光显像在精准肝切除中的应用

肝切除术仍是目前治疗肝细胞癌(HCC)和转移性肝肿瘤的主要方法，常用于肝功能正常的患者。为了安全、准确地进行解剖切除，必须在视觉上识别肝脏的解剖边界，肝静脉被认为是肝段的绝对边界，术中超声较易识别。但由于肝段的三维形态，肝静脉不足以完全指导解剖切除。荧光术中导航这种情况下可以实时识别肝切除术的三维结构，包括肿瘤和肝段边界，为此了解ICG的原理对于肝脏荧光显影至关重要。ICG经外周静脉应用后，30～40 s后可检测到肝动脉中的荧光流，几秒后在门静脉中检测荧光流，40～50 s后ICG进入肝细胞并产生荧光，约15 min后，90%的ICG经肝循环吸收。ICG囊泡从毛细血管的细胞质迁移至胆管中需20～30 min，72 h后在正常肝组织中无法通过荧光检测到ICG[7]。研究证明，OATP1B3过表达诱导了HCC组织中ICG的积聚。积聚ICG的HCC组织中Slco1B3基因和NTCP基因较非癌组织上调。与呈边缘型ICG荧光的患者相比，具有癌性ICG荧光的患者肝癌组织中OATP1B3和NTCP的蛋白表达更高。这些基础研究表明，通过OATP1B3和NTCP过表达增强ICG摄取，从而诱导HCC组织中ICG的积聚，Ishizawa等利用此原理已将ICG荧光类型与肿瘤的分化程度进行总结归类[3,8]。

ICG荧光显像技术已用于识别占位、解剖肝段、辅助肝移植手术等。而肝癌患者术后的预后主要与肿瘤是否完全切除密切相关，手术R0切除已成为判断手术效果的标准之一。Liu等[9]利用ICG术中显影技术与术中超声比较，分别对25例HCC患者行肿瘤切除术，利用荧光导航辅助(FNT)术中超声(IOUS)检测肝脏的切除情况并观察可疑结节，在残留疑似肝病的检测中，荧光显影比超声识别出更多未检出的癌性结节，且灵敏度高(FNT：71.4%vs IOUS：42.9%)，但假阳性率(FNT：88.9%vs IOUS：11.1%)较高。报道[10]称术前24 h使用ICG可减少假阳性的发生率，特别是对肝硬化或术前化疗而肝功能下降的患者。荧光导航指导的肿瘤切除术，确保肿瘤与切缘之间的安全距离，从而可以实现高R0肿瘤切除率。

目前仍缺乏ICG荧光导航引导下肝肿瘤切除术有效性和安全性的有力证据，Qi等[11]首次利用Meta分析对587例HCC患者进行分析，表明利用ICG荧光成像技术准确诊断和治疗肝脏肿瘤，可有效减少手术时间、失血量、住院时间和术后并发症的发生。Gon等[12]选择110例HCC患者进行前瞻性研究，证明ICG荧光成像系统在肝边界和肿瘤的检出率，评价肝切除过程中对肝癌患者的疗效，预计2022年完成。

3 ICG荧光显像在胆囊切除术中的应用

腹腔镜胆囊切除术(LC)是最常见的手术之一，被证明可行、安全、经济的，是治疗胆石症的金标准，因此需更安全的方法，以最大程度地降低胆管损伤的风险，其中胆管损伤是种常见而严重的并发症，发生率为0.4%～0.8%，是LC最常见的并发症，主要原因是对胆道解剖的错误识别[13]。如何避免术中胆道损伤，让患者早日快速康复成为肝胆外科医师的主要任务。除了术中遵守Strasberg等[14]提出的CVS原则以外，还有各种胆道显影技术用于临床。静脉注射ICG与常规胆道造影相比，使患者和医务人员避免暴露于辐射之下，同时，荧光导航腹腔镜可在多模高清模式上实时建立重叠的胆道解剖路线图，即使在复杂的胆囊炎或解剖变异中，胆管解剖结构亦可容易看到，而不会花费过多时间。从而实现了胆道造影(IOC)在胆道手术中的目的，同时ICG的使用不会增加手术时间，避免了手术所致的胆道损伤，胆道荧光显影技术亦存在弊端，包括不能完全显示大于10 mm的脂肪、肿瘤、炎症水肿组织或被周围器官覆盖的胆管，同样不恰当的注射时间和注射量导致肝脏中高水平的ICG，同样阻止了肝内外胆管的显示[15]。Boogerd等[16]通过荧光成像在LC术中成功鉴定出胆囊管率为96%，足够的ICG剂量及恰当的显影时间还可检测到变异胆管，此研究并未对胆总管进行显影鉴定。Hiwatashi等[17]对术中胆总管显影亦进行了研究，术中显影率达93.8%，胆囊管及胆总管显影率均比术前MRCP高，显影率与胆囊周围组织的炎性厚度与解剖组织的难度直接相关，但与患者BMI是否有关，尚有待大量研究考证。Liu等[18]总结，与普通的腹腔镜相比，ICG荧光显像在胆囊炎病例中成像更好(83%的胆道显影率)，而在胆囊结石的非炎性病例中无明显优势。

不同术式有不同的使用指南，对于LC普遍推荐术前2 h静脉ICG给药剂量为2.5 mg/kg，Ishizawa等[19]和Kono等[20]亦同样报道，Boogerd等[26]进行的临床试验ICG注射和术中荧光胆管造影术之间的间隔时间延长(至少3 h)使胆管和肝脏组织之间的对比度最佳、胆道系统显影最清晰，也有研究表明,术前24 h注射也是可行的[21]。然而静脉注射ICG后，最大的缺点是由于ICG在肝脏中迅速积累，背景信号高，影响了胆道结构的可视化。Liu等[18]为了减少背景的干扰，术中直接将ICG注入经由术前经皮穿刺引流处理放置的胆囊引流管内，ICG荧光显像组背景干扰明显改善。ICG荧光显像技术同样可提高严重炎症组中的Hartmann袋、胆总管和胆囊管的显影率。直接注入的缺点是有可能出现ICG泄漏，一旦有ICG泄漏，虽然不会对患者产生致命损伤，但荧光的泄漏会产生荧光背景，导致荧光模式无法正常显影。

4 ICG荧光显像在预防胆漏中的应用

胆漏是肝胆外科手术后较为严重的并发症之一。是因术中胆道系统的切口、引流、吻合、缝合及其他操作不适所引起。因此，选择恰当的方法预防和治疗胆漏尤其重要。胆囊管残端漏是一种可能危及生命同时被忽视的并发症，发生率为1%～6%，尽管报道的胆漏初期救治成功率很高(96%)，但仍有胆源性腹膜炎导致败血症和多器官功能衰竭的风险[22]。为防止胆漏，目前术中常规放置可吸收夹，或者结扎带、血管密封剂等。尽管如此，还是有胆漏发生，为了进一步降低发生率，ICG荧光显像技术可用于检测术中胆漏。静脉注射ICG后60 min[21]，ICG可直接进入胆道系统，如果含有ICG的胆汁逸出，则在胆汁渗出区域能很好地可视化。避免渗漏较多出现的背景“污染”，无法准确寻找到渗出点，影响之后的手术进程。

肝切除术后胆漏一直是患者，尤其是大范围肝切除患者面临的难题，肝脏横断边缘的胆汁淤积和胆道重建后的缝合漏出是直接原因，还可能与脓毒症、肝衰竭等严重并发症相关。尽管术后并发症总体减少，但胆漏的发生率并没有改变，报道数值在2.9%～17%[23]，是肝脏手术最常见的并发症之一。肝切除后的胆漏可发生在3个不同的位置：肝切除表面、切面涉及大肝管、在胆消化道吻合处。Kaibori等[24]将102例无胆道重建的肝切除患者分为两组，对照组(n=50)单独使用ICG染料进行泄漏试验，实验组(n=52)单独使用ICG染料行泄漏试验，再行ICG荧光胆道造影。结果显示对照组有5例发生术后胆漏，实验组术中胆漏被荧光显影识别后并及时修补，术后无胆漏。表明ICG荧光显像技术可作为预防肝切除后胆漏的有效手段，该技术缺点是无法实现肝内胆管深部及被周围器官覆盖的肝外胆管的可视化。

ICG还可以用于评估接受胆道重建术患者的吻合口通畅情况。Qi等[25]研究证实ICG荧光在胰腺手术中临床应用的可行性。这些研究证实了胰腺癌在体外的位置或吻合后肝管空肠吻合术在胰十二指肠切除术中的胆肠吻合口漏。在上述所有手术部位均可以使用ICG荧光，但最大的优势在于检查术中胆肠吻合口是否漏、是否通畅，如果吻合口没有紧密缝合或吻合口狭窄，吻合口会实时地显示出ICG荧光的变化。

5 ICG荧光显像在胰十二指肠切除术中的应用

腹腔镜胰十二指肠切除术(LPD)在技术上是安全可行的。最常见并发症是胰肠吻合口漏，吻合口是否成功直接影响手术的成功与否，Zhong等[26]在胰肠吻合之前通过外周静脉静脉注射2 mL浓度为0.25 mg / mL的ICG用于评估LPD中的胰肠吻合前的胰腺断段的血流供应情况，ICG在缺血区域无法显影，在荧光显影区使用丝线连续缝合胰肠吻合的黏膜层，避开缺血段缝合可降低胰瘘的发生率。LPD术中，即使将近端十二指肠、肝总管、胰颈和十二指肠远端分开，若不从肠系膜上动脉(SMA)剥离钩突，手术标本也无法取出。这一步直接影响腹膜后边缘是否暴露。然而，明确腹膜后边缘的分界线并不容易，因为胰腺钩突在解剖学上与SMA非常接近，与SMA周围的神经丛和软组织混杂。在开放式胰十二指肠切除术中，触诊SMA可为确定潜在的解剖线以保护钩突边缘提供更多的信息，但在LPD触诊的能力非常局限。为有效而安全地去除整个钩突，Rho等[27]对10例患者(27%)采用了ICG增强胰腺钩突剥离术，利用ICG增强实时荧光成像技术，可以很容易地可视化无法与SMA周围神经丛区分开的胰腺组织。将ICG注入外周静脉中时，最初检测到ICG信号从SMA中消失，进而在胰腺内逐渐积累，使ICG染色钩突与SMA形成明显对比。术中的这种视觉差异可为外科医生提供非常有用的实时视觉信息。

淋巴结转移是胰腺癌手术后患者最重要的预后因素之一，扩大清扫淋巴可作为提高胰腺癌患者生存的一种策略。ICG荧光显像技术可较容易地从周围组织中分辨出含有ICG颗粒的淋巴管和淋巴结并实时显示淋巴液流动情况。Hirono等[28]利用ICG荧光特性来识别胰头部淋巴引流通路，将0.2 mL的ICG直接注射到易淋巴转移的胰腺钩突软组织处，有10例患者(100%)注射ICG后5 min内均可识别胰十二指肠前弓的淋巴液流动，4例患者(40%)的SMV和SMA之间的淋巴管纵向向上流动，在8例(80%)前表面注射ICG的患者中发现了到达腹主动脉旁的淋巴管道。ICG荧光导航在胰十二指肠术中的淋巴清扫还需进一步大量前瞻性研究来论证。

为了确保精准切除，术前常用计算机断层扫描(CT)，磁共振成像(MRI)和正电子发射断层扫描(PET)，由于体位的改变、术中组织解剖的改变以及对微小病变的敏感性不足，很难精确指导手术。术中评估胰腺肿瘤常用超声检查(US)和术中冰冻切片(IFSC)也存在局限性，术中解读超声图像需要大量的经验。尽管IFSC在确保R0切缘方面很有用，IFSC对胰腺病变的阴性预测值为50%，但可能组织学的诊断并不准确，Aung等[29]利用ICG荧光得到恶性肿瘤的切缘荧光状态与冰冻切片诊断和最终边缘状态呈相关性(12/13)的结论。为了获得更好的癌与正常组织的对比度，Qi等[25]应用新型荧光剂NanoICG用于胰腺导管腺癌的术中近红外荧光检测。NanoICG对正常胰腺上皮细胞无细胞毒性，并且不诱导趋化性或吞噬作用，在原位胰腺导管腺癌模型中其在胰腺内大量积聚，胰腺的正常部位与病变部位的荧光对比度增强。与使用普通ICG相比，NanoICG使得胰腺病变和脾转移中的荧光强度更高，有利于术中识别病变组织并确认R0切缘。

6 ICG荧光显像在肝胆胰手术中的局限性和展望

ICG荧光显像不能完全替代胆道造影，因为其对术中检测胆总管结石的敏感性较低。ICG荧光成像的潜在缺陷包括相对较高的假阳性率(约40%)，ICG荧光成像的另一个弊端在于荧光信号的组织穿透深度从肝脏表面至8 mm，无法导航深部占位，目前术中超声仍是金标准。目前用于临床的荧光导航研究多属于回顾性研究，而且接受新辅助治疗的患者数量较少，证据不足，尚需更多研究[23]。

ICG荧光显像这一新型微创技术使原本大刀阔斧的外科逐渐发展成为精雕细琢，使得肝癌切除更加精准，使术中胆道系统的可视率升高，降低了胆道手术的并发症发生率，避免了医源性伤害，而且主刀医师并不需要专门的学习使用，简单易上手，最终患者获益更多。在微创肝脏手术中，荧光导航腹腔镜在显示肝外胆道解剖方面以及肝精准切除方面是实用和有效的，未来还期待超声及荧光一体成像系统指导深部切除，根据癌症的实际扩散情况、解剖结构的变化和术后并发症的风险，对手术顺序进行必要的个性化调整。荧光导航腹腔镜在LPD中的潜在的临床价值包括:①在远端胰腺切除术中作为术中超声的辅助手段；②用于切缘评估；③评估疾病的严重程度及淋巴转移情况；④预测病理特点。随着成像系统的进一步完善和ICG使用(剂量和时间)的标准化，该技术有望成为标准方法服务于广大医师。

综上所述，ICG荧光显像技术在精准肝切除、鉴别胆道系统、识别术中胆漏、肿物显影、识别占位、复杂解剖等微创肝胆外科领域已初见成效，但仍需要规范ICG的使用剂量及使用方法。该技术具有学习曲线短、临床效果明显、成本低等优势。