吲哚菁绿荧光导航技术在腹腔镜肝胆胰外科手术中的研究进展

杨雯雯，田宏伟，雷彩宁，宋绍明，靳川伟，景武堂，龚世怡，郭天康

（1.兰州大学第一临床医学院，甘肃兰州730000；2.甘肃省人民医院普外临床医学中心，甘肃兰州730000；3.甘肃中医药大学第一临床医学院，甘肃兰州730000）

根据世界卫生组织（World Health Organization，WHO）的数据，肝癌目前是全球第三大癌症相关死亡原因，其发病率和病死率在逐年上升，目前肝切除和肝移植是首选治疗方法[1]。有研究[2]表明，解剖性肝切除术可以显著提高患者的生存质量，并且现已经可以完成腹腔镜下SI～SVIII 所有肝段的解剖性切除。然而腹腔镜解剖性肝切除的难点是荷瘤肝段的标记、切肝平面的选择以及是否存在转移灶。在此背景下，吲哚菁绿荧光显像技术（indocyanine green fluorescent imaging，ICG-FI）应运而生。自2008年Akita 等[3]首次使用ICG-FI 指导解剖性肝切除术以来，该技术在肝肿瘤及边界定位、侦测微小病灶、肿瘤淋巴结转移灶检出方面和手术导航中的应用越来越广泛。此外，ICG-FI 在胆道外科中避免胆道损伤和胰腺肿瘤的诊治均具有较好的应用效果。本文主要介绍ICG-FI 在腹腔镜肝胆胰外科手术中的应用及研究进展。

1 吲哚菁绿（indocyanine green，ICG）荧光系统

20世纪70年代，人们首次发现ICG 结合蛋白质可以发射荧光，其在近红外光（750～810 nm）的照射下可在840 nm 处达到峰值，并能通过5～10 mm厚的结缔组织成像[4]。人体静脉注入吲哚菁绿，与蛋白质发生结合，经肝脏代谢后，继而全部经胆汁排出，不参与肠肝循环或其他生物转化，也不通过肾脏排泄。Hasegawa 等[5]报道了ICG-FI 在腹腔镜肝切除术中的应用疗效，表明ICG 可用于术中侦查微小病灶以及肝肿瘤边界的界定，提高肿瘤检出的敏感度和特异度。另有研究[6]表明，分化程度不一的肝细胞癌，其荧光状态也各不相同。高分化的肝细胞癌常表现为全荧光信号，而低分化肝细胞癌、胆管细胞癌、结肠癌肝转移灶的肿瘤切面则表现为环状荧光。此外，ICG-FI 在胆道外科中的应用也颇为广泛。胆管的解剖变异程度高达50%[7]，复杂变异的肝外胆道、术中胆管辨认不清以及术者的经验水平导致解剖结构判断错误，这些都是导致医源性胆管损伤的重要原因，而ICG-FI正好解决这一棘手问题。Boogerd 等[8]报道了ICG-FI辨认胆道的研究，18 例患者中有6 例荧光辨认胆囊管要早于单纯白光，7 例患者荧光可视化胆总管的走行极其清晰。荧光及可视化胆囊管、胆总管有助于预防复杂肝切除后造成的严重胆汁漏，也使得医源性胆道损伤的发生率大大降低。同时，胰十二指肠切除术中应用ICG-FI 也对胰腺肿瘤的精准辨认以及淋巴结检出率方面具有独到的优势[9]。随着未来科学技术的发展，ICG-FI 必然会在肝胆胰外科手术乃至其他医学领域中大放异彩。

2 ICG-FI在腹腔镜肝脏外科手术中的应用

2.1 机制

ICG 主要通过肝细胞中的阴离子转运体1B3 和钠离子-牛磺胆酸共转运蛋白完成摄取，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[10]，因此在正常肝组织中，ICG 可被肝细胞摄取，并显示出荧光效果，随后ICG 经胆管系统排泄，荧光强度逐渐减弱，而在病变组织如肝肿瘤或肝硬化中，胆道排泄功能障碍，使得ICG 滞留于病变组织中，荧光强度减弱速度较慢，故而在肝脏正常组织与病变组织处形成一个荧光交界[11]。

2.2 在肝切除术前进行肝脏功能的评估

作为一种细胞色素，人体静脉注射ICG 后，其与蛋白质结合，经肝细胞高度选择性摄取后，全部通过胆汁排泄，并不参与肠肝循环，也无淋巴逆流现象[12]。近年来，通过使用ICG 分子荧光脉动色素浓度测定检测方案对患者进行ICG 排泄实验，我们可以初步评估肝功能的储备状态以及术后并发症的发生率。有研究[13]表明，吲哚菁绿15 min滞留率（indocyanine green retention rate at 15 minutes，ICG R15）是对Child-Pugh 评分的有效补充，Child-Pugh A 级的患者和ICG R15≤15%的患者肝功能储备情况相对较好，患者在术后的并发症发生率较低，对手术的耐受性较高，且预后相对较好。因此ICG R15 被认定为是与肝脏储备功能相关性最佳且最敏感的指标，能较好地预测术后肝功能衰竭的发生，具有较高的临床应用价值[14]。

2.3 在肝切除术中判定肿瘤边界及侦查微小癌灶和切缘残留肿瘤

在腹腔镜肝切除术中，精确、客观的辨认肿瘤边界是精准医学领域一个重要的难点，然而临床医生通常只能通过肉眼主观臆断和触诊来判定是否有残余病灶，这是癌肿未能达到根治性切除而导致疾病复发的一个不可或缺的因素。对于可切除的肝癌，最理想的切除范围为距离肿瘤1.5～2.0 cm[15]，但对于巨块型肝癌，如果按照标准切除范围，那么剩余残肝体积将很少，术后极易发生肝衰竭，甚至死亡。相反，若切除范围小于标准切除范围，则不能达到R0切除；切除范围大于标准范围，则血管损伤和术后肝衰竭的风险将大大增加。ICG-FI 可以清楚的显示术中肿瘤位置及边界，三维可视化定位肿瘤与毗邻脏器和大血管的关系，再结合术中快速病理诊断，在保证切缘阴性的情况下，对癌肿进行切除，并最大限度地保留残肝组织[16]。

目前在临床上，肝胆外科医生多普遍利用CT、MRI、超声等技术来进行术前定位肿瘤，并识别微小病灶[17]。但是对于直径＜1 cm 的微小肝癌，特别是伴有肝硬化的患者，其识别病灶的能力欠佳，而且术中定位也不确切，即使当外科医生凭借其多年经验进行手术切除肿瘤，但是难免会有残余病灶存在，导致术后疾病的复发，影响预后。ICG-FI 具有很高的灵敏度，它不仅能侦察出术前CT、MRI 未能检测出的微小肝癌，而且还能在手术切除后对切缘残余肿瘤进行检测，对肿瘤的根治性切除具有极大的意义[18]。然而，由于肝硬化或者肝脏组织发生病变导致肝组织内的微胆管结构发生变化，ICG 排出受阻，所以出现一定程度的假阳性率，但是对于肝癌患者，尤其是微小肝癌患者来说，术前联合CT、MRI 检测肝癌发生率以及术中侦测残余肿瘤这两方面优势极大，术后无瘤生存率极大提高，并且可以有效改善患者的预后，减少疾病的复发[4]。

2.4 左右半肝边界的定位

既往传统外科学理论认为，左半肝切除线为肝上下腔静脉左缘到胆囊底部，右半肝切除线为肝上下腔静脉右缘到胆囊底部。然而，有研究[19]报道，如果腹腔镜肝脏切除术均用传统分界线界定左右半肝，那么对于术中预留肝脏组织的效果极度不佳，有效剩余肝脏体积减少，导致术后极易发生肝衰竭等严重不良后果。目前临床上标记左右半肝的方法有很多种，如阻断肝血流、超声引导门静脉注射美蓝以及传统解剖学定义的Cantlie线，但其存在血流显示不清、染色剂极易洗脱以及肝肿瘤体积大，肝内脉管受巨大肿瘤压迫导致走行扭曲，肝脏发生形态学变化等现象，以致左右半肝分解不清，术中切除肝肿瘤困难[20]。ICG 能对肝脏持久染色，且染色不局限于表面，达到立体染色效果，能在术中较好的显示左右半肝界限，辅助导航手术。临床上行解剖性右半肝切除术时，经鞘内解剖第一肝门，游离结扎门静脉右支后，于患者外周静脉注射ICG 2.5 mg，通过正反染技术确定左右半肝切除线，继而行精准的解剖性半肝切除术，减少疾病复发[21]。

2.5 在腹腔镜解剖性肝切除术中的应用

腹腔镜解剖性肝切除术适用于无大血管侵犯并且肿瘤直径在2～5 cm 的原发性肝癌，其最大的难点在于荷瘤肝段的标记以及断肝平面的选择[22]。ICG 肝段荧光染色在获得确切持久（＞8 h）的肝表面及实质内部荧光标记的同时，可实时引导断肝手术操作中肝断面的选择，帮助外科医师完成真正意义上的腹腔镜解剖性肝段切除[18]。目前，ICG肝段染色可分为正染法和反染法[23]：⑴正染法，经皮或经腹腔镜在术中超声引导下找到目标肝蒂，或经第一肝门分离出目标肝蒂，或劈肝后找到目标肝蒂，通过细针穿刺将ICG（0.025 mg/10 mL 注射用水）注入相应肝段门静脉，清晰显示目标肝段；⑵反染法，解剖目标肝蒂并阻断，外周静脉注射ICG（2.50 mg/1 mL 注射用水），注射后1 min其余肝段迅速染色。然而，不管是正染还是反染法，其最终目的都是将拟切除的肝脏和预保留部分界限进行精准标记，在术中识别肝段平面，指导肝切除术。ICG-FI 可以达到95.8%的肝段标记率，不仅能对肝肿瘤组织与正常肝组织、切除侧肝组织与预留侧肝组织进行实时对比成像，精确离断肝实质，而且能实时修正肝实质离断平面，避免肝断面偏移，实现解剖性肝切除精准化和可视化[24-25]。王晓颖等[26]通过3D 技术及ICG-FI 对门静脉属支进行流域分析并穿刺注射ICG 实现精准目标肝段染色，完成SII～SVIII 段的解剖性肝切除。Sakoda 等[27]经皮超声引导门静脉穿刺ICG 荧光染色，成功完成腹腔镜解剖性亚肝段切除术。这些案例均表明，利用ICG-FI 进行腹腔镜解剖性肝切除术，不仅可以减少术中出血量和胆汁漏的发生率，使肿瘤得以完全切除，而且减少了肝功能衰竭的发生，改善肝癌患者的预后，有效减少术后复发[28]。

3 在腹腔镜胆道外科中的应用

3.1 在腹腔镜胆囊切除术（laparoscopic chole-cystectomy，LC）中的应用

相对于传统的开腹手术来说，LC 具有手术切口小、疗效确切、术后恢复快、患者满意率高等优势，然而，其最严重的并发症当属胆管损伤，发生率在0.1%～0.3%[29]。LC 胆管损伤会造成胆汁漏、胆管狭窄，患者出现黄疸等不良后果，严重者亦会导致二次手术，增加手术难度，并对患者预后产生不良影响。因此在LC 术中进行胆道造影显得极其重要。目前术中胆道造影常见方法是X光造影，然而这项技术不仅需要穿刺胆管进行造影剂注射，还需要放射科医生共同完成，其过程繁琐、耗时，甚至有暴露射线的风险[30]。利用ICG-FI 进行LC 手术，可在多维度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胆管解剖变异中，其依然可以清晰显示胆管解剖结构，节省手术时间，防止发生医源性胆管损伤，避免医护人员暴露于辐射的危险[31]。Boogerd 等[8]发现利用术中ICG 荧光显像引导LC 术，其胆囊管检出成功率高达96%，并且足够的ICG 剂量及恰当的显影时间还可检测到变异胆管，精准可视化胆管系统。ICG 造影虽具有安全、可靠、准确的优点，然而它也有局限性，包括不能完全显示大于10 mm 的脂肪、肿瘤、炎症水肿组织，且对静脉注射时间和注射量也有严格要求，不恰当的注射时间和注射量会导致ICG 在肝脏组织滞留，影响胆道结构的可视化，从而使肝内胆管显影受影响[32]。

3.2 在肝内胆管癌（intrahepatic cholangiocarci-noma，ICC）中的应用

ICC 的发病率仅次于肝细胞癌，对人体造成的危害很大，首选治疗方法是肝切除术[33]。术前和术中检出肝脏全部病灶并准确判断肿瘤边界，充分了解肿瘤和肝脏血管的空间解剖关系，达到R0切除，能提高ICC 患者的远期生存率[34]。现如今的CT 和MRI 技术虽然在疾病的诊治中有良好的应用价值，但其分辨率低、成像时间长、影响因素多，难以实现肿瘤的R0切除[35]。近期发展的ICG-FI 技术在ICC 术中有极高的应用价值[36]：它既可以在术前精准识别定位微小病灶，也可以在术中精确判定ICC 肿瘤边界及肝切除范围并通过正反染法指导解剖性肝切除，利用胆囊管注射ICG 阻断胆总管，继而进行术后胆汁漏的检查。

3.3 在预防胆汁漏中的应用

胆汁漏是肝胆外科术后较为严重的并发症之一，严重者可危及生命。国外报道最多的是LC 术后，其发生率为1%～2.7%，开腹胆囊切除术后，胆汁漏发生率为0.2%～0.5%，其他像肝癌切除术后胆汁漏发生率为3.1%～15.6%，肝外伤术后为10%～25%，胆肠吻合术后为0.4%～8%[37]。主要是因为术中胆道系统的引流、切口缝合等方式不规范而引起的，因此选择恰当的预防和治疗措施是降低胆汁漏发生率的关键。为防止胆汁漏的发生，临床医生多在术中放置可吸收夹、缝线结扎、血管密封剂等措施，但效果甚微，胆汁漏发生率依旧很高[38]。外科医生经过多种尝试，最终选定ICG-FI 来检测术后有无胆汁漏发生。静脉注射ICG 60 min后，ICG 可直接进入胆道系统排泄，此时如果含有ICG 的胆汁溢出，则在胆汁渗出区域荧光显像有高度可视化，判断发生胆汁漏[39]。Kaibori[40]等报道，将102 例未进行胆道重建的肝切除患者分为两组，对照组（n=50）单独使用ICG 染料进行显像试验，试验组（n=52）先使用ICG 染料行显像试验，再行ICG 荧光胆道造影。结果显示对照组有5 例发生术后胆汁漏，试验组术中胆汁漏被荧光显影全部识别后及时修补，术后无胆汁漏发生。表明ICG-FI可作为预防肝切除后胆汁漏的有效手段。该技术缺点是由于解剖因素，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。

3.4 在腹腔镜胰十二指肠切除术（laparoscopic pancreaticoduodenectomy，LPD）中的应用

LPD 是治疗胰腺癌的重要手段之一，是目前最复杂的腹腔镜手术之一，由于胰腺解剖位置的特殊性、手术本身的复杂性以及LPD 学习曲线长、风险高等特点[41]，这项技术还存在很多不足之处。目前临床上诊治胰腺疾病时，多采用CT、MRI 以及超声来协助诊断，虽然在图像技术方面有助于我们早期判定胰腺导管腺癌、胰腺神经内分泌肿瘤、胰腺囊性肿瘤，但是要在术中完全辨别血管并行R0切除几乎很难做到。而在ICG 荧光显像中，外科医生可根据血管分布多寡来进行判断[42]，比如对于胰腺神经内分泌肿瘤，ICG 显像出较强荧光；胰腺囊性肿瘤则表现为荧光缺陷的显像；而胰腺导管腺癌和胰腺正常组织则荧光强度差别不大，阳性率较低。故ICG-FI 可用于鉴别胰腺神经内分泌肿瘤和胰腺囊性肿瘤，并帮助外科医生实时辨别胰腺病变情况。

LPD 最常见的并发症是胰肠吻合口漏，吻合口是否成功直接决定手术是否成功。Zhong 等[43]报道，在胰肠吻合之前通过外周静脉注射ICG 可用于评估LPD 术中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，在荧光显影区使用可吸收线连续缝合胰肠吻合的黏膜层，可有效避开缺血段缝合，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（superior mesenteric artery，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[44]。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 术中触诊的能力非常局限。为有效而安全地去除整个钩突，Rho 等[9]对10 例患者采用了ICG 分子灌注，将ICG 注入外周静脉中时，最初检测到ICG 染色从SMA 中消失，进而在胰腺内逐渐积累，从而很容易地区别胰腺钩突和SMA 周围神经丛区组织。术中的这种显色差异不仅为外科医生提供有用的实时视觉信息，而且有效的保证了肿瘤的完整切除，改善患者的生存质量。

淋巴结清扫是LPD 术中最关键的步骤之一，是决定患者预后的重要因素[42]。由于腹腔镜手术的局限性，淋巴结清扫往往很难完成。ICG 灌注可以很容易从周围组织中分辨出含有ICG 标记的淋巴结和淋巴管，并实时检测淋巴流动情况。Hirono等[45]利用ICG 分子荧光特性来检测胰头部淋巴引流通路，将0.2 mL 的ICG 直接注射到有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%）的肠系膜上静脉和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。由此可见，ICG-FI 可以实时侦测术中各组织间的淋巴流动情况，为外科医生进行有效淋巴结清扫提供了可视化优势，但其效果还需要大量的前瞻性研究来进行论证。

4 局限性

目前，ICG-FI 在腹腔镜肝胆胰外科手术中的应用仍处于探索阶段，在肝脏手术中，ICG 仅能穿透距离肝脏表面＜10 mm 的组织[46]，超过10 mm 的组织即较深部位的肿瘤，ICG 并无显影效果，并且对于肝脏局灶性结节增生、肝硬化结节等，其具有高度的假阳性率，术前注射时间、注射剂量和肝脏储备功能均对术中肿瘤显影效果产生极大的影响，出现显影不清晰或对比不明显的情况。在胆道外科中，ICG 显影并不能完全替代胆道造影，因为其对术中胆管结石的检出率极低，并且对于一些炎症较重的组织，其荧光显影效果不太显著。目前用于评估ICG-FI 的研究多属于回顾性研究，证据不充分，尚需要大量可靠研究来进行论证。

5 结语与展望

综上所述，目前ICG 在腹腔镜肝胆外科手术中的应用可以通过辨别肝肿瘤边界、侦测微小肿瘤和切缘残余病灶、界定左右半肝，使得肝切除术更为彻底、精准、安全和有效，尤其是在肿瘤切除术中可以显著降低手术风险，提高R0切除以及术后无瘤生存率，极大的改善患者预后；在胆道外科手术中，尤其是LC 术，ICG 技术可以实现术中对肝总管及胆囊管的早期定位，有助于实现胆囊切除时对肝外胆管系统的可视化，避免术中因对肝外胆管显示不清带来的医源性肝外胆管损伤的发生。另外，ICG 在胰腺肿瘤的诊治也具有很好的应用前景。随着肝胆胰外科发展的日趋精细化、规范化、同质化，ICG-FI 在肝胆胰外科的应用将会扮演越来越重要的角色，但同时也要客观的认识其在现阶段应用过程中存在的局限性，扬长避短，这样才能最大限度发挥其价值，更加长远、深入、高效的应用于临床之中，从而使更多患者从中获益。