吲哚菁绿近红外荧光显像技术在胸外科的应用及进展

宓嘉辉， 周健， 杨帆

胸腔镜技术在过去20余年的实践中不断发展并趋于完善，胸外科微创诊疗这一概念早已深入人心并得到了全面的推广。如今，如何在胸外科微创诊疗的基础上进一步实现精准外科——即实现对病灶的精准切除，同时减少手术副损伤，降低手术风险成为了胸外科医生追求的更高目标。

吲哚菁绿(indocyanine green，ICG)作为一种水溶性染料最早于1955年由柯达研究实验室开发，并被美国食品药品监督管理局(Food and Drug Administration，FDA)批准在临床上使用[1-2]。在将近70年的发展中，ICG已经被成功应用到多种疾病的诊断和治疗过程当中[3]。在胸外科领域，以ICG作为显影剂配合已经得到广泛开发和利用的术中荧光显像系统，逐渐在胸外科精准外科领域发挥了重要作用。根据不同的临床场景，胸外科医生可以选择静脉注射、皮下注射、肺脏和肿瘤周围注射以及雾化吸入ICG等不同给药方式在术中对目标组织或结构进行精确的实时显像。本文就ICG在胸外科不同给药方式以及各类临床应用进行综合性论述。

1 静脉注射ICG

1.1 肺结节显像 2014年，Okusanya等[4]采用术前24 h静脉注射ICG(5.00 mg/kg)的方法实现了各种类型肺结节的近红外荧光显像。总体显像成功率达到了91%，评价显像效果的指标，即信背比(signal-to-background ratio, SBR)平均达到了2.2。Mao等[5]对静脉注射ICG肺结节近红外荧光显像的进一步研究显示，该方法可以对亚厘米肺结节进行良好显像，并且可以在术中发现额外微小结节(≤0.2 cm)。一般认为，静脉注射ICG肺结节显像是由于高渗透长滞留效应(enhanced permeability and retention effect, EPR)所导致，但目前仍缺少针对该效应的进一步深入研究。

1.2 纵隔肿物显像 除肺内肿瘤外，前纵隔实体瘤同样可以通过静脉注射ICG的方法实现术中近红外荧光显像，该方法可协助医生将肿瘤完整切除并减少手术副损伤。Predina等[6]纳入了25例影像学提示前纵隔肿瘤患者，于术前24 h静脉注射ICG(5.00 mg/kg)，术中通过视触诊，判断前纵隔肿瘤位置。然后进一步通过近红外荧光显像确定病变部位并判断肿瘤边界，继而完成手术切除。结果显示，84%的纵隔肿物在近红外荧光下明确显像，病理类型包括胸腺瘤、胸腺癌、脂肪肉瘤以及血液系统恶性肿瘤等。

1.3 交感神经显像 手汗症的理想治疗方法为胸交感神经切断术，其手术要点在于胸交感神经的准确识别和切除。2016年Weng等[7]首次发现术前24 h静脉注射ICG(5.00 mg/kg)的方法可实现术中胸交感神经节的显像。更大样本研究显示[8]，采用该方法T1～T5交感神经节显像率达到了94%以上，而142例患者中仅有1例出现了轻度的不良反应。此外，He等[9]也通过动物和人体实验证明了ICG交感神经显像的有效性和安全性。

1.4 肺段边界显像 研究表明，早期肺癌患者接受肺段切除或肺叶切除在预后方面无明显差异[10]，但肺段切除在保留术后肺功能等方面具有更多优势[11]。采用肺通气萎陷的方法显示肺段边界会延长手术时间，且肺膨胀后会影响手术操作空间[12]。因此，ICG肺段显像的方法开始应用于临床。

Yotsukura等[13]回顾性分析了209例接受肺段切除的肺癌患者，术中在切割吻合靶段肺动脉、静脉和支气管后，由静脉注射ICG(0.25 mg/kg)进行肺段边界观察。结果显示，88%患者经静脉注射ICG平均15 s后可明确显像肺段间平面，最佳可视化时间为平均40 s后。此外，该方法对于复杂肺段手术以及伴随阻塞性肺疾病的患者同样可以实现良好的肺段间平面显像。然而，在临床实践中，存在血管变异或无法准确结扎目标肺动脉时，有可能导致段间平面显示的不准确。

1.5 管状胃血管显像 吻合口瘘是食管癌手术患者预后不良的重要原因之一[14-15]，保证吻合口充足的血液灌注是避免发生术后吻合口瘘的重要因素。

有研究认为，术中吻合口血流ICG荧光显像可作为食管癌术后是否出现吻合口瘘的一种预测方法。Koyanagi等[16]通过对40例食管癌患者的前瞻性研究发现，术中经静脉注射2.5 mg或1.25 mg ICG后，管状胃血管和胃大弯血管同时显像的25例患者术后无吻合口瘘发生，相较于管状胃血管延迟显像的15例患者，其吻合口瘘发生率显著降低。针对150例食管癌患者术中吻合口血流ICG荧光显像的研究也得到了类似的结论[17]。通过该方法对食管癌患者术后是否发生吻合口瘘进行预测，可以为患者提供更具有针对性的治疗。

1.6 肺大疱边界显像 肺大疱手术的难点是如何准确识别肺大疱的边界，除了术中以视触诊判断肺大疱的传统方法外，ICG荧光显像技术被认为是识别肺大疱边界的有效手段[18-19]。Li等[20]在胸腔镜肺大疱切除术中经静脉向患者注射ICG(0.60 mg/kg)，11 s后可在正常肺组织中检测到荧光信号，肺大疱荧光强度显著低于邻近正常组织，可以明确地显示出肺大疱的边界。

1.7 肺隔离症边界显像 肺隔离症的手术治疗方法为隔离肺组织的切除。通过静脉注射ICG的方法可以明确隔离肺与正常肺组织的边界。Matsuoka等[21]对3例肺隔离症患者在术前行增强CT三维重建后首先明确异常的隔离肺动静脉，术中结扎异常动静脉后经静脉注射ICG(0.25 mg/kg)。结果显示，3例患者均在术中成功地显示了隔离肺与正常肺组织的边界。

2 皮下注射ICG:胸导管显像

食管癌手术中造成胸导管损伤会导致术后乳糜胸的形成并引发多种严重并发症[22]。尽管预防性胸导管结扎可以减少乳糜胸的发生[23]，但在术中明确胸导管的位置和走向仍是避免胸导管损伤的关键。

Vecchiato等[24]利用B超引导对浅表腹股沟淋巴结注射ICG(0.50 mg/kg)实现了胸导管显像。19例患者从注射ICG到胸导管开始显像的平均时间为52.7 min，并且一直持续显像直至手术结束。此外，该方法可以明确地显示胸导管的变异分支，极大地降低了胸导管损伤的风险。

对于保守治疗无效的乳糜胸患者，往往需要及时进行手术探查并进行胸导管结扎，明确胸导管以及瘘口的位置是手术成功的关键。采用核磁共振胸导管造影的方法虽然可以在术前明确瘘口位置，但无法实现术中实时显像的要求[25]，而术前摄入油脂的胸导管显像方法虽然有助于术中胸导管的定位与识别[26]，其显像对比度仍有待进一步提高。2018年Yang等[27]首次报道了4例乳糜胸患者，成功进行了胸腔镜下胸导管的显像。研究人员于术前30 min向患者腹股沟淋巴结区域注射ICG(0.20 mg/kg)后，胸导管及瘘口区域均在术中成功显影。结合现有研究结果以及淋巴系统解剖特点，胸导管荧光显像的成功率原则上可以达到100%，这也为接下来更大规模的临床探索奠定了坚实基础。

3 肺脏及肿瘤周围注射ICG

3.1 经皮CT引导下肺结节定位 传统上，针对肺小结节的定位多采用CT引导下弹簧圈植入或美蓝染色的方法。然而，弹簧圈定位会产生定位位置改变、肺出血、气胸以及疼痛等并发症[28-29]，而美蓝染色则易造成术野的污染，其易扩散的性质也会造成定位识别的困难[30]。

CT引导下ICG注射定位肺结节的方法可避免上述问题。Li等[31]纳入了471例患者，共计512个周围型肺结节，在术前24 h内为患者在CT引导下对目标结节注射ICG 0.4 ml(2.50 mg/ml)。结果显示，定位肺结节的平均时间为18 min，98.4%的肺结节可被成功定位。针对亚厘米肺结节的定位，该方法同样取得了较好的效果[32]。此外，Li等[33]在临床实践中发现CT引导下ICG注射定位肺结节可维持定位效果长达6 d。因此，医生可以更合理地安排定位和手术时间。

3.2 经气管镜ICG注射 使用气管镜对目标支气管注射染料，可以达到术中对目标结节或肺段[34-36]显像的目的。目前已有相关研究开始进行经气管镜向目标支气管注射ICG的相关探索。

2021年，Tokuno等[37]开发了一项基于ICG虚拟辅助肺成像(indocyanine green virtual-assisted lung mapping, ICG-VAL-MAP)技术的肺结节定位新方法，即在肺脏三维重建辅助导航的帮助下，通过气管镜进入目标位置并注射ICG进行肺结节区域显像。结果表明，采用ICG-VAL-MAP技术完成肺结节定位后，肺结节的显像率达到了99.3%。然而，作为一种新的肺结节定位技术，ICG在肺内的扩散程度、手术时长以及手术切缘等问题仍需进一步深入探索[38]。

Sekine等[39]对58例计划接受肺段切除的患者在术前进行三维肺段切除模拟设计，确定最佳的切除范围后在手术前按计划向目标肺段支气管注射ICG，并在术中根据荧光显像边界进行肺段切除。结果显示，实际手术范围与术前模拟手术范围一致率达到了93.1%，并且与传统肺段手术相比，该方法的应用并不会增加手术时间、出血量以及住院时间。

3.3 肺前哨淋巴结显像 肺前哨淋巴结的识别对于判断淋巴结转移以及手术方式的选择具有重要意义[40-41]。由于肺淋巴结存在碳沫沉着，普通染料无法对肺部淋巴结进行良好染色。因此，一般使用放射性示踪剂对肺部前哨淋巴结进行示踪[42]。然而，放射性示踪剂会不可避免地对患者以及医护人员造成一定伤害。

Nomori等[43]对135例非小细胞肺癌患者在术中于肿瘤周围注射ICG 2 ml(5.00 mg/ml)进行肺前哨淋巴结示踪。84%的患者成功进行了前哨淋巴结显像，该结果与采用放射性示踪剂进行前哨淋巴结显像检出率相似，具有良好应用前景。Kawakami等[44]也采用向肺肿瘤周围注射ICG的方法对肺前哨淋巴结进行显像，其显像率为72.7%。此外，通过平均92.7个月的随访，研究发现肺前哨淋巴结预测其它所有淋巴结转移模式的准确率可达93.8%，假阴性率为7.7%。

3.4 食管癌前哨淋巴结显像 食管癌手术同样可以应用ICG近红外荧光显像进行前哨淋巴结显像。Yuasa等[45]纳入了20例食管癌患者，在术中选取两处食管癌周围黏膜下注射ICG 0.50 ml (5.00 mg/ml) 进行前哨淋巴结显像，结果显示前哨淋巴结的检出率为95%。 Schlottmann等[46]纳入了9例食管癌患者，采用食管癌周围组织注射ICG 2 ml (1.25 mg/ml)的方法进行显像，结果显示全部患者前哨淋巴结以及淋巴引流均显像良好。

4 雾化吸入ICG

4.1 雾化吸入ICG肺结节显像 以静脉注射ICG方式进行肺结节显像仍存在一些局限性。首先，静脉注射ICG需要较大的用药剂量，而大剂量的ICG静脉注射也有可能带来一定的不良反应。此外，患者需要在术前24 h提前静脉注射ICG以达到肺结节显像的目的[4]，这也增加了术前准备的复杂程度。

Quan等[47]首先在鼠和兔的动物模型上进行了ICG雾化吸入和静脉注射肺结节显像的对比研究。在雾化吸入ICG后1 h，肺结节显像效果达到峰值，且在24 h内不同时间点显像效果均显著优于静脉注射组。此外，当ICG的吸入剂量为0.25 mg/kg时，其显像效果便已达到静脉注射ICG 5.00 mg/kg显像效果的2倍。不仅如此，对人体离体标本进行ICG雾化吸入，同样实现了肺结节的显像。

4.2 雾化吸入ICG胸膜缺损显像 ICG雾化吸入后进行胸膜缺损显像对预防术后肺漏气也有一定帮助。Yokota等[48]对25处胸膜缺损动物模型研究显示，气管导管雾化吸入ICG 5 ml(2.50 mg/ml)平均13.8 s后，近红外荧光下成功识别出96%的胸膜缺损。值得一提的是，该方法可较长时间观察塌陷状态下的肺组织，避免了将肺充气后采用“浸水法”检测肺漏气的传统方式在胸腔镜下操作困难的缺点[49]。

5 展望

综上所述，ICG近红外荧光显像技术可在各类胸外科手术中发挥重要作用，为胸外科精准治疗的发展提供帮助。然而，ICG近红外荧光显像总体上仍存在一定局限性。首先，近红外荧光虽然相对于可见光其组织穿透深度有了一定提升，但由于散射等原因对于更深位置的组织结构仍无法良好显像；第二，已有大量基础研究验证了某些新型显影剂具有更好的显影效果，但目前仍处于前期摸索中，尚不具备临床应用的条件；第三，ICG作为非靶向显影剂，临床应用过程中仍会遇到显像失败的情况，而靶向荧光探针的应用有可能会进一步提高显像成功率；第四，静脉注射ICG进行肺结节以及神经近红外显像的具体机制尚不明确，仍需进一步探索。

随着近红外荧光显像技术在胸外科各类手术中不断应用发展，越来越多的胸外科医生开始关注该技术在胸外科手术领域所发挥的不可替代的作用。同时，医工结合的不断深入也将进一步促进近红外荧光显像技术的发展并最终提高胸外科手术的精准程度，从而实现精准胸外科的目标。