吲哚菁绿在肝胆腹腔镜手术领域中的应用现状

陈秋凯，戴维

数字医学成像技术改变了传统的肝脏手术概念，带来了更有效的诊断和治疗选择，提高根治性切除率并降低手术风险，缩短复杂肝脏手术技术的学习曲线。荧光引导手术可以增强肝内血管和胆管的可视化，便于解剖性分割，评估器官灌注，检测原发性和继发性肝肿瘤［1］。这种作用基于蛋白质结合的吲哚菁绿（ICG）的物理特性，当用近红外（NIR）光照射时，ICG在840 nm的峰值处发射荧光。ICG成像技术最初用于肝功能诊断测试，后来被引入肝脏手术作为一种新的肝切除术中导航引导并广泛应用于微创腹部手术中。

1 应用ICG成像检测和发现肿瘤

2009年首次发现肝脏肿瘤或肿瘤周围组织积聚注射的ICG能够使外科医生能够在术中检测和发现肝切除术中的浅表性肝肿瘤［2］。ICG可被分化的HCC细胞摄取，并在给药后在细胞质中保留数周，这使得术中ICG荧光成像能够以高灵敏度识别肿瘤组织，以检测到小的多灶性病变并可实时区别肝脏肿瘤，这对于获得无瘤切缘和手术切除质量非常有益，尤其是在非解剖切除术中。最初的假阳性率为8%［3］，目前假阳性率已下降到小于1%［4］。根据肿瘤类型和分化程度，ICG可产生不同的聚集模式，如高分化肝细胞癌（HCC）中ICG聚集完全染色、中分化的HCC中可能出现荧光缺失（称为边缘荧光型）、胆汁排泄障碍导致ICG滞留在癌组织中以及结直肠癌肝转移可在周围组织中累积ICG［2］。在发现ICG荧光成像的新作用后，各种研究报告了肝切除术中ICG荧光显像的有效性。ICG荧光成像的最大优点之一是可以检测化疗后消失的小结直肠癌肝转移肿瘤的能力，可以在ICG荧光成像中检测到在正常光线下难以识别的缩小肿瘤，这种模式已应用于腹腔镜肝切除术，称为ICG荧光成像微创肝脏手术（minimally inva⁃sive liver surgery with ICG fluorescence imaging）［5］。

ICG荧光成像用于肿瘤检测的另一个应用是寻找肝外转移肿瘤。Satou等人［6］首次应用ICG荧光成像检测肝细胞癌的肝外转移，包括肺、淋巴结、肾上腺和腹膜转移，肝转移瘤的细胞不吸收ICG，注射ICG后的染色一般呈环状［7］。Inagaki等［8］将ICG荧光成像应用于肝癌转移淋巴组织的切除，通过ICG荧光成像对肿瘤切除部位的重新检查以发现残留的淋巴组织转移，这使外科医生能够完成肿瘤全切除。因此，对于一些HCC的淋巴组织转移灶可能术前及术中无法发现或识别，术中使用ICG荧光导航有助于将其完全切除。但尽管ICG荧光成像越来越被认为是检测肝表面附近肝肿瘤的有效方法，但该方法存在一些缺陷，如ICG荧光成像在肝硬化肝脏肿瘤检测中的局限性。在肝硬化肝脏中可观察到假阳性结节，同时，肿瘤的深度超过肝脏表面10 mm很难识别，因此10 mm视为ICG荧光检测肿瘤的最大深度限制［4］。Tanaka等［9］在ICG在肝切除术中检测肝脏恶性肿瘤的有效性研究中显示，肝硬化患者的阳性预测值只有5.4%，肝硬化和非肝硬化肝脏对恶性肝肿瘤的阳性预测值有显著差异（5.4%vs.100%，P<0.0001），非肝硬化患者中可有67.6%的肿瘤在切除前通过ICG荧光肝表面识别。Masuda等［10］报告ICG荧光成像在手术期间检测肝细胞癌（HCC）的准确性与多排计算机断层扫描（MDCT）进行比较，MDCT的敏感性、特异性、阳性预测值、阴性预测值和准确度分别为66.7%、92.4%、70.6%、91.0%和86.9%，而ICG荧光显像分别为72.2%、31.8%、22.4%、80.8%和40.5%，ICG荧光成像检测HCC的敏感性与MDCT相似。然而，ICG荧光成像在具有失代偿期肝硬化的肝脏中特异性较低。因此，在Purich等［11］进行的系统回顾和分析中建议将ICG荧光成像与术中超声联合使用，因为术中ICG荧光显像对浅表肿瘤的敏感性较高，但总体敏感性较低。

由于肝硬化患者肝脏代谢的高度可变性，ICG的使用与正常肝脏可能有一定差异。ICG的最佳剂量和给药时间的明确标准化将有助于推广其应用。ICG荧光作为肿瘤检测和肝脏分割的实时导航工具，找出肝脏手术中的最佳给药剂量和时间对临床应用很重要。

目前大多数文献报告的剂量为0.5 mg/kg，对给药时间的描述各不相同（图1）。一般而言，ICG在手术前14天内施用，尤其是在手术的前3天。如果给药和手术日之间的间隔时间较长，则可选择额外给药（0.02~0.5 mg/kg）［12］。此外，有研究对肝硬化患者的ICG剂量和时间进行了分层分析，结果是高肝硬化率组中ICG剂量和时间的中值（范围）为25（2~25）mg/kg和术前7（1~14）d，低肝硬化率组为25（5~25）mg/kg和术前4（2~8）d。

2 腹腔镜荧光胆管造影术的最佳方法

目前世界上最常用的胆囊切除方式是腹腔镜胆囊切除术，但医源性胆管损伤在腹腔镜胆囊切除术后是一种罕见但严重的并发症，发生率在0.3%~0.7%之间。胆管损伤的预防是一个难点，主要原因是胆总管或肝总管与胆囊管的误认。近红外荧光胆道造影术是一种侵入性较小、无辐射的术中胆道成像技术。2008年首次描述了使用ICG对胆管进行实时近红外荧光成像的可行性［13］，早期的外科应用之一是腹腔镜（然后是机器人）胆囊切除术中的ICG荧光胆管造影术［14］。自2015年以来，ICG引导的全腹腔镜或机器人活体供肝切除术已被证明能够为外科医师提供最佳的胆管解剖［15］，将胆管损伤的风险降至最低［16］。

近红外荧光胆道造影术有两种方法，一种为经胆道造影，如经皮经肝胆囊引流（PTGBD）管、胆囊穿刺引流管和内镜鼻胆引流（ENBD）引流管注入吲哚青绿（ICG），术中0.025 mg剂量胆道内注射直接显像；另一种是术前静脉注射，静脉注射后，ICG通过肝脏被清除，从而实现胆管解剖的可视化。这种新技术对检测重要的胆道解剖结构高度敏感，能有效识别的结构包括胆囊管（CD）、肝总管（CHD）、胆总管（CBD）和CD⁃CHD交界处，并有助于预防胆管损伤。表1显示了既往文献中ICG荧光胆道造影术对CD、CHD、CBD和CD⁃CHD的识别成功率。

表1 ICG荧光胆道造影术对CD、CHD、CBD和CD⁃CHD的识别成功率［n（%）］

在肥胖或急性胆囊炎的患者中，由于近红外光的穿透能力低，识别Calot三角形结构可能具有挑战性。Yashiya等［14］报道39例急性胆囊炎患者在首次经皮穿刺引流后接受LC，借助ICG荧光胆道造影术可缩短手术时间、降低中转率以及降低次全胆囊切除术的比例。Dip等［24］总结和比较6673例胆囊切除术患者采用和不采用荧光胆道造影的临床结果，接受荧光胆道造影患者中胆管损伤及中转率分别为0和23/10 000，而未接受红外荧光胆道造影术患者为32和255/10 000。

关于荧光胆道造影的ICG给药量和给药时间，由于受手术过程不可预测性影响，很难确定ICG给药和手术之间的确切时间。在大多数报道的静脉注射病例中（表2），使用的ICG剂量范围为0.025 mg/kg至0.25 mg/kg，手术前30~60 min静脉注射。另一种方式是直接将ICG注射到胆管中（表3），使用ICG剂量范围为0.025~1.25 mg。与静脉注射相比，胆管注射的浓度较低，避免了过多的荧光信号，同时没有来自肝脏的荧光影响，使能够获得清晰的胆道结构视图，特别是对于术前接受PTGBD治疗急性胆囊炎或行ENBD的患者更加适用。

表2 ICG荧光胆道造影经静脉注射ICG相关文献

表3 ICG荧光胆道造影经胆道注射ICG相关文章

3 ICG在腹腔镜解剖性肝切除的应用及给药剂量、方法的探讨

解剖性肝切除在肝癌手术中的重要性及其技术难度众所周知，因为在肝实质横切过程中肝段没有明确的界限。尽管评估ICG有效性和有用性的临床报告不断增加，但其在肝脏手术中的应用仍处于早期阶段。Takasaki等提出了一种新的解剖切除概念，其中Glissonean蒂可以在肝外横切，以确定肝段间平面的边界［35］。基于这些概念，术中荧光可使待切除肝段的阳性增强，ICG可以在术中超声（US）引导下注入二级/三级门静脉分支，或者在外科解剖后直接注入血管［36］。ICG注入门静脉在技术上要求很高，因为有可能回流到不可切除的分支或血管外溢出。此外，通过高崎肝门入路，更简单的静脉ICG注射（IV入路）可以实现负对比度描绘（反染色）。利用这项技术，分离并选择性结扎肝段的门静脉血管，然后静脉注射造影剂，获得阴性增强［2］。为了克服这种技术的手术困难，必须熟悉锥体单位原理，了解肝内第二和第三Glissonean蒂。

对于反染色法，用于肝脏分割的剂量和时间，大多数文献报告采用2.5 mg/kg静脉注射ICG，剂量范围为0.025~25 mg/kg。对于正染色方法，一般采用ICG直接注射到门静脉分支，使用的剂量为0.25 mg/kg，剂量范围为0.025~12.5 mg/kg，约为反染色的十分之一［37］（图1）。

图1 ICG荧光在开放或腹腔镜肝切除术中的实用方案HCC：肝细胞癌；CRLM：结直肠癌肝转移

ICG荧光成像用于手术导航在肝脏切除术中，手术方法/技术、水平和使用ICG偏好可能存在差异，患者伴有肝硬化、肿瘤的类型、年龄和肿瘤相关因素最终影响ICG的术中观察，并使其难以形成肝脏手术中ICG使用的共识，最常用的剂量不一定是最佳剂量。ICG正染法意味着将ICG直接注射到负责切除区域或周围区域的门静脉分支中，以看到清晰的分界线平面，详细技术如下：在超声引导下，通过腹壁引入18至22号脊柱或经皮经肝胆管穿刺针，靶向并穿刺载瘤肝段的门静脉分支，针的方向由专用腹腔镜超声探头中的针孔辅助；随后，将少量ICG（如1 mL 0.025 mg/mL）缓慢注入门静脉分支，以避免ICG逆行流入相邻肝段的风险，不需要夹闭肝动脉［38］。至于正染法的剂量应根据要切除的肝段体积考虑［39］，同时需要操作穿刺的专业技能［40］。事实上，Marino等报告［40］，反染法（与正染法相比）似乎提供了更高的分界，在机器人辅助肝切除术中，在荧光图像的总体质量和外科医生在技术过程中的舒适度/满意度方面得分更高［41］。然而，有专家认为右肝上段（如第7段和第8段）手术中，ICG染色优先选择正染法［42］。

4 近红外（NIR）荧光成像技术的进展

NIR荧光成像技术是一个新的研究热点。NIR⁃II（1000~1700 nm）荧光成像技术的发射波长比NIR⁃I（750~900 nm）更长［43］，在生物组织内可以显著减少光子散射，对组织的自发荧光和光吸收也有所减少，从而在更深的检测、更高的分辨率和保真度方面带来显著的好处。并且开展了很多动物肿瘤或转移模型中的NIR⁃II荧光外科导航的研究。对于目前使用的NIR⁃I荧光染料，如ICG和IRDye800CW，其荧光带末端可以延伸到NIR⁃II带。这一发现可以促进NIR⁃II荧光成像技术在临床外科导航中的发展。中国科学院自动化研究所的研究员田杰和他的团队［44］开发了一种聚可见光和NIR⁃I/II多光谱成像仪器，其光谱范围为400~1700 nm。该成像仪器由两个激光激发系统和NIR⁃I成像、NIR⁃II成像和可见光成像三个子系统组成，分别用于获取NIR⁃I荧光、NIR⁃II荧光和组织解剖信息。该团队将这一多谱荧光成像系统应用于临床手术导航，并成功对23名肝癌患者进行了ICG荧光手术引导。虽在原发性或转移性肝癌的手术导航中，该成像系统下ICG荧光染料检测的灵敏度中NIR⁃II弱于NIR⁃I，但NIR⁃II成像的肿瘤检测敏感度比NIR⁃I成像的肿瘤检测敏感度高，NIR⁃I成像的肿瘤检测敏感为90.6%，而NIR⁃II可达100%。同时在NIR⁃II的窗口下，可表现出更高的肿瘤和正常的组织信号比（比值为5.33/1.45）和更强的肿瘤检出率（比值为56.41%/46.15%）。所以，采用NIR⁃II窗口下可以检测NIR⁃I窗口下成像遗漏的小肿瘤，这显示了NIR⁃II荧光成像手术导航系统在临床应用中的潜力，但ICG作为NIR⁃II染料因其较弱的NIR⁃II荧光信号及缺乏主动靶向性等，限制了其使用，所以NIR⁃II荧光成像造影剂的开发及发展是一个重要的研究课题［45-47］。

5 结论与展望

ICG荧光技术在肝胆外科的应用前景已被广泛认可。ICG荧光成像技术能够准确识别肝脏肿瘤，并实现实时手术导航，确保肿瘤完全切除。它还可以初步帮助确定肿瘤分化，为准确的肝胆外科手术创造新的靶点。但这种成像对深结节的诊断敏感性较差，需要进一步优化以改善效果。ICG技术与肿瘤靶向纳米颗粒的结合以及新型靶向探针的出现极大地克服了ICG的局限性，两者都具有巨大的发展潜力。随着探针的改进，荧光成像系统可以与其他临床治疗或检查方法相结合，以提高肝癌的治疗效率。NIR⁃II荧光成像的快速发展有助于实现更精确的术中导航系统，迫切需要研制一种切实可行的临床高效NIR⁃II荧光探针和仪器［44］，近红外荧光成像具有很大的发展潜力。随着精确医学的出现和各种生物技术方法的进步，荧光成像技术将得到更好地发展，并应用于肝癌的诊断、手术导航和治疗。