吲哚菁绿荧光显影导航技术在肝胆外科手术中的应用进展

蔡上林，王博，李坚

吲哚菁绿（ICG）是一种双亲性的三羧花菁系红外感光染料，经静脉注入体内后，立刻和血浆蛋白结合，随血液循环迅速分布于全身血管内，高效率、选择性地被肝细胞摄取，又从肝细胞以游离形式排泄到胆汁中，经胆道入肠，以原型随粪便排出体外，不参与肝肠循环［1］。ICG 独特的新陈代谢特性使其特别适合于肝脏解剖和病理结构的可视化［2，3］。自Ishizawa 等［4］于2009年首次报道通过使用ICG 荧光显影导航技术进行开腹肝癌切除术以来，尤其是2012年将ICG 荧光显影技术引入到腹腔镜肝切除术中后［5］，该技术在肝胆、胃肠道、妇科等手术中的诊断和手术导航应用得以广泛推广［6］。笔者通过回顾相关的国内外研究进展，结合ICG 导航技术在肝胆外科常见疾病手术中的应用进行相应的总结，并对其存在的不足之处做进一步的探讨与展望。

1 原发性肝癌

ICG 荧光显影导航技术在肝癌手术中的应用主要包括以下几个方面［7］：肿瘤的识别，指导肿瘤定位与边界的界定；肝段或肝叶的可视化，引导流域解剖平面的切除；手术创面胆漏的检测。肝癌的荧光显影模式主要分为三种：全荧光模式、部分荧光模式以及环形荧光模式。研究发现，荧光显影模式与肿瘤的分化程度相关［4］。与低分化肝癌相比，高分化肝癌中ICG 转运蛋白的表达更高、一致性更好，微胆管排泄与正常胆管排泄较为接近，因此其成像模式往往为强而均匀的全荧光模式。而低分化肝癌由于肿瘤细胞与肝细胞的异质性差距更加明显，微胆管的发育更加紊乱，不能形成排泄通道，因此癌细胞摄取ICG 更少，从而呈现为部分荧光显影模式。在某些完全不能摄取ICG 的低分化癌病灶，仅能通过压迫周围正常肝组织使其胆小管排泄受阻、ICG 滞留，呈现为环形荧光模式。而中分化的肝癌介于两者之间。通过术中实时荧光显影，可以帮助术者快速准确地进行肿瘤的识别及边缘的界定。另外，亦有研究表明，ICG荧光显影技术可以识别并检测到直径仅为2 mm的原发性肝癌病灶，避免肝硬化背景干扰下以及常规检测手段无法发现的微小病灶的遗漏［8］。研究已经证实［9，10］，肝癌细胞通过门静脉系统进行肝内转移，进行包括肿瘤在内的以门静脉流域为肝分段依据的解剖性肝切除术可以使肝癌患者获得更好的预后。Inoue 等［11］在24 例肝癌患者的手术中发现通过ICG 荧光成像进行肝段分界比传统的入肝血流阻断后形成缺血线的方法拥有更好的划界效果（95.8%vs.41.7%）。Aoki 等［12］使用荧光法，在81 例患者中成功识别了73 例的肝段（90.1%）。其中，非肝硬化和肝硬化患者之间的肝段定位效果没有显著性差异。与传统的术中超声提供的二维成像等方法对比，ICG 荧光显影可以实时导航并提供肝脏表面及实质内确切持久的荧光染色三维立体界限，更好的实时可视化导航解剖性肝切除。目前，肝段或肝叶的染色方法主要有正染法和反染法［5］。正染法主要是通过术中解剖或超声定位目标肝段/肝叶的门静脉分支，注射ICG 后使目标流域荧光显影，而反染法主要是通过阻断目标肝段/肝叶支配肝蒂后，外周静脉注射ICG 后实现目标肝段/肝叶以外的肝组织显影，而目标流域呈负显影。笔者认为，染色方法需结合术前门脉流域的影像学重建的解剖特点与术中目标肝蒂的精准游离才能获得理想的显影效果。在临床实践中，对于半肝或右前、右后等联合肝段（Takasaki分段的肝左、中、右段）［13］，正染或反染的方式均可以更好地导航肝切除。而针对Couinaud分段的肝SⅤ、Ⅷ段（竜崇正分段的前腹段、前背段）等有多支亚肝蒂支配肝段的切除［14］，由于没有优势门静脉分支，正染法行肝段或肝亚段的定构切除相对较难。通过精细解剖逐支结扎控制肝段血供实现反染，是较为合理的显影流域边界的方法。肝切除术后胆漏是肝胆手术的常见并发症之一，与术后腹腔感染、肝功能衰竭等息息相关，其发生率为4%～9.8%［15］。如何术中及时发现并处理胆漏情况显得尤为重要。Keiburi 等将102 例未经胆道重建的肝切除患者随机分为两组。在对照组（n=50）中，仅使用染料法进行常规的胆漏识别。在实验组（n=52）中，使用ICG 荧光法进行胆漏识别，肝脏创面中任何被识别的渗漏均被缝合处理。对照组中有10%的患者术后发生了胆漏，而实验组中未检测到胆漏。该研究表明，ICG 荧光造影技术可有效识别胆漏，减少术后并发症［16］。笔者认为尤其在腹腔镜肝切除术中，在肝脏创面不进行传统缝合包埋的情况下，胆漏的及时发现与处理显得更为重要，在荧光显影技术的辅助下可以减少其发生率，助推患者术后的快速康复。

另外，ICG 荧光显影技术在复发性肝癌手术中的作用亦日益突显。由于既往肝脏手术导致的原有脉管变异、肝脏移位、腹腔粘连等原因，肝脏再次手术的难度及风险大大增加。有相关研究表明，ICG 荧光显影技术的应用，可以明显缩短手术时间，降低正常肝组织损伤及医源性胆道损伤的发生率［17］。同时，针对复发性肝癌病灶具有小肝癌占比较高的情况，ICG 荧光显影可以减少微小复发病灶的遗漏，改善再次手术的预后［18］。笔者团队通过实践验证，复发性肝癌常见的腹腔粘连以及术区疤痕增生导致的肿瘤边界不清，可以通过ICG 荧光显影技术进行有效的鉴别，从而提高手术效率。

2 结直肠癌肝转移

通过术前外周静脉注射ICG，结直肠癌肝转移病灶术中主要呈现为环形荧光模式，其主要原理是肝脏转移瘤压迫周围正常肝组织，导致ICG滞留胆小管呈现环形的荧光显影［4］。有相关研究表明，相比较于传统的术前影像学和术中超声检查，ICG 荧光显影可以发现微小的隐匿转移病灶，最小病灶约1.5 mm［19］。针对术中超声探头在肝脏表面下存在深度约1 cm 的盲区以及结直肠癌患者大部分存在化疗病史而导致的化疗肝背景干扰的情况，ICG 荧光显影可以很好地弥补缺陷，从而更精准地指导手术切除［19］。另外，结直肠癌肝转移病灶的外科切除原则是在保证病灶阴性切缘的前提下尽可能地保留更多的肝脏组织，即所谓“保留肝实质的肝切除术（Parenchymal-sparing hepatectomy，PSH）”理念［20］。与肝癌切除需要达到宽切缘或者进行肝段及肝叶的解剖性切除理念不同，该理念的核心要求在于手术切除达到肿瘤边界阴性切缘（R0 切除）即可。ICG 荧光显影导航可以更好地实现PSH 的手术理念，力争创伤最小化，疗效最大化。笔者团队进行的前瞻性的随机对照临床研究结果表明［21］，相较于传统手术方法，ICG 荧光导航技术能够检出的人均肝内结直肠癌肝转移灶数目更多（3.03±1.58vs.2.28±1.35，P=0.045），患者的一年期复发率更低（19%vs.47%，P=0.017）。同时，笔者团队通过术后标本病理荧光显影再次证实，沿着病灶的荧光边缘切除即可实现R0 切除。美国斯坦福大学医学院肿瘤外科主任Norton 在杂志同期评述中指出［22］，更好的手术能否提高患者生存周期，是结直肠癌肝转移临床实践中亟待解决的问题。该试验结果表明：近红外荧光成像技术不会增加患者并发症。该方法不仅能在手术过程中辅助医生实时精准定位肿瘤边界，从而指导切缘；还能发现常规方法无法识别的额外微小病灶，从而提升病灶检出数。本文所提出的基于近红外荧光成像技术的肿瘤病灶可视化新方法是结直肠癌肝转移治疗的一个重大突破，每一位进行结直肠癌肝转移手术的外科医生都应将该方法置于他/她的“工具箱”里。此外，笔者团队亦发现，在一些特殊位置的转移病灶切除中，如肿瘤位于肝中静脉及肝右静脉等大血管夹角，ICG 荧光显影可以实时导航肿瘤边界，并避免损伤血管。对切除创面进行荧光显影检测可发现残留的肿瘤组织，必要时可通过ICG 荧光进行追加切除，以达到R0 切除目标。

3 其他肝胆外科疾病中的应用

3.1 肝胆道结石

ICG 荧光显影技术在肝胆道结石手术中的应用主要集中在胆道的荧光显影，帮助术者术中判断胆道的走行以及识别变异胆管的存在。多项研究表明，ICG 可以用来进行肝外胆管及胆囊成像。Schols 等发现ICG 荧光胆道造影法在可视化肝外胆管方面，较传统方法节省时间［23］。在择期腹腔镜胆囊切除术中，与传统方法（32分钟）相比，ICG 法（22分钟）能更快地识别胆总管。其主要原因在于，传统方法中插入胆囊管以注入造影剂或解剖Calot 三角很耗时间，并且可能造成胆管的损伤。ICG 荧光显影可在未解剖Calot 三角的情况下识别出胆囊管。但是，笔者团队亦发现ICG 荧光显影对脂肪层较厚肥胖患者的胆道造影效果欠佳。此外，Keneko 等人的研究表明，在89%的腹腔镜胆囊切除术中可以同时看到胆囊动脉和胆道走行情况［24］。肝内胆管结石伴肝萎缩，是肝切除手术的指征之一。由于慢性复发性炎症的影响，肝内胆管结石症常伴有解剖结构改变和肝周粘连，使结石所在区域和胆道狭窄部位的精准定位变得更为复杂。因此，最大程度清除病变区域并最小化正常肝实质损伤仍是目前肝切除术中的挑战性问题。笔者团队通过术中静脉注射ICG 的负显影方式，实时导航肝切除，识别萎缩肝组织边界，可以减少术中出血，减少术后并发症，缩短住院时间［25］。需要注意的是，胆管解剖结构的可视化效果与肝功能或胆汁排泄情况等密切相关，ICG 给药时间与剂量难以标准化。

3.2 肝移植

ICG 荧光显影在肝移植中的应用报道不多，主要集中在ICG 引导下的活体肝移植供肝的肝段获取，供体-受体胆道吻合口成像，ICG 荧光显影成像对肝移植供肝质量的评估等［26］。然而，目前这些研究的病例数相对较少，在肝移植中的应用推广仍受限。关于胆管吻合口血供的评估，Coubeau 等［27］在一例肝移植患者的手术中，通过术中静脉注射ICG 发现胆管吻合口部分成无荧光暗区，病理证实胆管吻合口部分坏死。笔者团队尝试在肝移植术中胆管吻合后，经外周静脉注射ICG 后检测供受体胆管断端显影情况，显影均匀者术后均未发现吻合口狭窄及胆漏等情况，证实通过观察荧光强度、信背比及显影均匀度评估胆道吻合口血供是一种有效的方法。但仍需要有更多的病例及随访结果来验证其应用价值。另外，ICG 荧光显影对肝移植供肝质量的评估也有一定的应用价值。有研究表明［28］，ICG 荧光显影强度是预测肝移植术后原发性移植物功能丢失的独立危险因素，但其研究结果缺乏病理结果的进一步证实。

4 总结与展望

综上所述，近红外荧光成像在微小病灶检测、肿瘤切缘判定、重要结构功能保护等方面为临床医生提供了直观的技术支持，其在原发性肝癌分化程度鉴别、肝段确认、术中癌灶边界判定、微小病灶检测、转移癌探查、胆道显影、肝移植等肝胆外科的临床实践有广泛应用。以上临床应用均体现了ICG 荧光导航可以为术者提供直观可靠的手术导航价值，在精准外科时代具有“知切缘、判遗漏、保功能”的应用前景［29］。目前，随着ICG 荧光显影在胰腺癌、胆囊癌及胆管癌等肝胆胰恶性肿瘤的淋巴结显影导航手术切除的研究的进一步深入，其有望成为肝胆外科手术淋巴结清扫强有力的辅助工具。已有临床试验表明，胆管癌细胞不摄取ICG，但术中通过肝蒂穿刺注射ICG 可显影淋巴引流范围，显影前哨淋巴结，因此可以个性化清扫不同肝段病灶的淋巴结，获取更多的淋巴结标本以协助术后准确分期，降低术后复发风险［30］。此外，ICG 荧光显影技术在肝移植中亦有着广阔的应用前景，如活体肝移植中，供肝肝段的精准获取，劈离式肝移植中肝脏精准的分割，以及减体积肝移植中（尤其是肝右后叶减体积），根据ICG 荧光显影目标肝段的边界进行精确解剖，能够有效降低移植后创面出血和胆漏的风险。总之，荧光显影技术可减少保留肝段或移植肝段术后局部瘀血及无功能的发生。

作为被FDA 及CFDA 唯一批准临床使用的荧光染料，ICG 在肝脏外科手术中的给药剂量、注射方式及观察窗口等已达成国际共识［31］，但目前ICG 在近红外一区（NIR-I，700～900 nm）荧光显影仍有不足之处，如存在空间分辨率低、穿透深度差（＜1 cm），组织自发荧光干扰等，降低荧光手术导航的有效性。目前已有研究人员开发了具有更深成像深度、更少自体荧光干扰的近红外二区（NIR-II，1000～1700 nm）的无创体内生物成像技术［32］。NIR-II 荧光成像可进一步提高ICG 对肝脏病变的检测性能，Hu 团队利用ICG 评估在术中成像及手术导航的效能，实现了ICG 术中NIR-II荧光成像的国际首次临床转化。研究表明NIR-II荧光成像较之NIR-I 成像，具有更高的肿瘤检测灵敏度（100%vs. 90.6%），肿瘤信号背景比（5.33vs.1.45）以及更高的肿瘤检测率（56.41%vs.46.15%），同时能发现NIR-I 谱段下未发现的微小病灶［32］。这提示了NIR-II 在肝胆外科手术中良好的临床转化前景。

此外，ICG 实际临床应用中因其非靶向性的特点具有一定的假阳性率［31，33］，尤其是在肝硬化背景的肝癌手术中［34，35］，硬化结节与肿瘤的鉴别较难。笔者认为，这一问题有望通过研发具有特异靶向性、能主动显影病灶的荧光探针得以解决。目前已有团队研发一系列靶向探针并于临床成功应用，其中包括针对结直肠癌及肠癌肝转移病灶的靶向CEA 探针SGM-101［36］，针对胰腺导管腺癌、头颈部原发癌病灶的靶向表皮生长因子受体（EGFR）探针Panitumumab-IRDye800CW［37-38］，针对结肠癌病灶的靶向整合素探针cRGD-ZW800-1［39］等。可以想象，荧光分子靶向探针的临床成功应用势必引领精准外科手术跨入全新时代。

最后，在荧光显影技术逐渐推广的过程中，其对于肝胆外科手术术中导航的显著作用已经被广泛认可及应用，但手术效能提高后能否带来更好的远期生存仍未知，如何将这一医工交叉的技术发展转化为肿瘤患者的生物学获益仍有待大宗病例的多中心前瞻性的临床研究解答。目前，ICG 荧光显影的临床研究主要集中在单中心前瞻性或回顾性的研究中，因此组织实施规范的高质量的多中心、前瞻性、随机对照的临床研究很有必要。