吲哚菁绿荧光胸腔镜在胸外科的应用进展

卢洪，刘鑫，王平

昆明医科大学第二附属医院胸外科，昆明 650101

吲哚菁绿（ICG）最早被美国食品和药物管理局批准用于脉络膜造影［1］，是一种有水溶性但相对疏水的近红外激发荧光的三碳菁染料。其从外周静脉注入后性质稳定，主要与血浆蛋白以及脂蛋白结合，随血流迅速到达全身组织，几乎全部由胆汁快速排泄，不产生其他代谢物。此外，它具有独特的荧光特性，经750~810 mm 波长的红外光线激发后可产生840 mm 左右波长的红外光，该波长的红外光极少被血红蛋白或水吸收，通过具有敏感的红外光和适当滤波的荧光腔镜系统捕捉和图像处理后存在ICG 区域的组织呈不同颜色，而无ICG区域组织呈灰白色的视觉效果，从而达到肉眼极易分辨的实时图像［2］。通过运用ICG上述原理并结合荧光腔镜系统，能够为外科医生提供切实有用的实时视觉信息。本文就ICG荧光胸腔镜在胸外科的临床应用进展进行综述。

1 ICG荧光胸腔镜在肺外科的应用

1.1 肺结节定位 随着人们健康意识的提高、高分辨率CT 的普及，越来越多的肺部小结节被发现，其中一部分小结节可能是早期肺癌的表现。对于早期肺癌的处理，外科手术是最彻底的解决办法。在肺结节外科手术中，肺结节的定位一直是困扰胸外科医生的难题。传统的肺结节定位方法包括：术中直接触诊、钩针、微弹簧圈定位、Hook-wire 定位针、美兰染色定位等，但这些方法大多是有创操作，患者疼痛明显，气胸、出血等并发症高，且操作复杂，准确度有限［3］。2014 年OKUSANYA 等［4］首次报道了通过术前24 h 静脉注射ICG（5 mg/kg），术中近红外荧光显像评估ICG 定位肺结节。小分子的ICG 会因被动累积效应而保留于肿瘤微环境中，而通过近红外荧光进行术中探测即可显影成绿色。该研究共纳入18 例因肺结节需要切除的患者，术中通过荧光显像检测到18个原发结节中的16个，在所有患者中还发现了5 枚不仅在CT 上未显示且术中也未触及的恶性结节。这一研究初步证实了通过外周静注ICG 定位肺结节效果肯定，但其局限性在于荧光穿透距胸膜最大1.3 cm，难以显像中央型肺结节。随后KEATING 等［5-6］的研究也发表了类似结果。此外，ANAYAMA 等［7］报道电磁导航支气管镜引导下经支气管ICG 注射和近红外荧光胸腔镜术中荧光检测定位肺结节的超微创技术，该研究通过在活体猪模型上经电磁导航支气管镜引导下ICG 与碘油混合注入肺结节内，在术中通过荧光胸腔镜可明确检测到结节所在位置，且荧光斑点可停留超过6 h。王冲等［8］报道了34 例CT 引导下术前经皮肺穿刺ICG 定位肺结节的患者，通过荧光胸腔镜验证定位成功率97.4%（38/39），20%患者出现轻微并发症，荧光持续时间超过5 h；且不留置导丝钢针、不影响术后病理染色等，患者疼痛较小，相较于其他材料穿刺有明显的优点。除静脉注射及CT 引导穿刺外，2020 年，韩国学者QUAN 等［9］对32只小鼠、8只家兔及6例肺肿瘤患者的肺肿瘤模型术中雾化吸入ICG 比静脉注射低20 倍剂量的ICG（0.25 mg/kg），以观察肺肿瘤结节边界，结果显示在所有肺标本模型中，荧光腔镜都能很清楚地显示肿瘤边缘。其还分析了引起该结果的主要原因，在健康肺组织中，吸入ICG 分布于肺泡，并被肺泡巨噬细胞吞噬；而肺肿瘤患者的肺泡被破坏，吸入ICG 很少扩散到肿瘤组织。因此，在肺肿瘤手术中患者吸入ICG 后，可以明显检测到肿瘤边缘。总之，无论是术前外周静脉注射、电磁导航支气管镜引导、CT引导下肺穿刺还是术中雾化吸入，ICG荧光染色胸腔镜在肺结节定位因其本身的特性有着天然的优势。但目前仍缺乏大规模随机对照试验，且荧光胸腔镜本身设备昂贵，推广有一定局限性。

1.2 肺段间平面识别 在解剖性肺段切除术中，肺段间平面的识别尤为重要。传统方法是改良膨胀-萎陷法［10］，即切断靶段肺血管及支气管后，纯氧鼓肺待全肺膨胀后单肺通气再等待15 min 左右，靶段肺组织由于气体无法继续排出而膨胀，正常肺组织可正常排出而萎陷，两者交界区形成明显的膨胀萎陷交界，故而识别靶段段间平面。但该法会明显延长手术时间，且靶段肺膨胀阻挡手术视野，妨碍手术操作，在肺气肿患者中段间平面显示不完全。2009年，日本学者MISAKI 等［11］报道在动物模型中结扎靶段肺动脉后通过外周静脉注射ICG，术中使用荧光胸腔镜，结果显示有ICG 血流供应的保留肺组织显示绿色，而靶段肺组织由于缺血不含ICG 则显示白色，如此即可充分显示肺段间平面。2010 年MISAKI 等［12］再次通过对8 例肺部病变患者行ICG荧光胸腔镜肺段切除术，术中段间平面显示清晰，且速度快，证实使用ICG 荧光胸腔镜可以轻松快速地识别段间平面，而无需充气。这种方法对于严重肺气肿的老年患者或手术视野有限的情况尤其有用。2017年GUIGARD等［13］对22例患者行解剖性肺段切除术，术中予ICG 外周静脉注射显示段间平面表现出良好的结果。在机器人辅助的解剖性肺段切除术中，ICG可很好地识别段间平面［14］。

1.3 肺大疱及肺减容手术 对于内科治疗无效且症状明显的肺气肿及肺大疱患者，胸腔镜下肺减容手术是一种理想的治疗方式。通常情况下通过术前阅读CT 及术中直接观察来识别肺大疱及肺气肿的位置，但这难免会有所漏诊。由于肺气肿及肺大疱肺组织密度及血流量明显低于正常肺组织，通过术中静脉注射ICG，可从荧光胸腔镜检测和显示这种差异。应用该原理2003 年日本学者GOTOH 等［15-16］就开始通过对狗肺气肿模型建立及肺气肿的荧光胸腔镜手术进行了初步探索，7 只实验肺气肿犬在术中通过静脉注射ICG，荧光腔镜可明显观察到正常肺与肺气肿肺的差异。2007 年GOTOH 等［17］又对8例气胸患者实施了ICG 荧光胸腔镜肺大疱切除术，结果显示肺大疱或肺气肿病变为白色，正常组织为蓝色，从而精准的识别出肺大疱。2016 年北京大学人民医院同样报道了2 例自发性气胸采用ICG 荧光胸腔镜肺大疱切除的病例，结果显示在0.6 mg/kg剂量下，ICG 能发出足够的荧光来显示大疱的精确边界，所有切除标本镜下均证实为大疱性病变［18］。事实证明，用ICG荧光胸腔镜实时检测人体正常光线下难以发现的肺组织大疱性病变是安全且准确的。

2 ICG荧光胸腔镜在前哨淋巴结定位中的应用

前哨淋巴结是肿瘤第一个引流的淋巴结，其病理状态可直接影响肿瘤淋巴结切除方式、肿瘤分期及术后辅助治疗。前哨淋巴结的活检已被广泛应用于乳腺癌及黑色素瘤的外科手术中［19-20］，但在肺癌及食管癌中的研究甚少。1999年，LITTLE等［21］率先采用异硫丹蓝对肺癌肿瘤组织进行浸润，结果显示36 例患者中只有17 例存在前哨淋巴结。2011 年YAMASHITA 等［22］首先使用ICG 荧光胸腔镜在早期非小细胞肺癌肺癌手术中识别前哨淋巴结，其在肿瘤周围注射2 mL ICG（5 mg/mL），10 min 后通过荧光胸腔镜检测，取绿色荧光结节为前哨淋巴结，并行病理检查，结果31 例患者中共术中成功识别出25例。次年，YAMASHITA 等［23］使用ICG 荧光成像及术中实时定量RT-PCR 检测细胞角蛋白19的表达以识别及评估前哨淋巴结转移。总识别率为80.3%（49/61），假阴性率为2.1%（1/49），总体准确率为78.7%（48/61）。然而，Meta 分析显示，ICG 对肺癌前哨淋巴结活检诊断的敏感性仅为0.85，结果仍不理想［24］。2012 年，YUASA 等［25］运用术中ICG 荧光成像及在术前计算机层状淋巴造影导航下识别浅表食管癌前哨淋巴结，结果显示ICG 组前哨淋巴结检出率为95%（19/20）。然而对于肺癌及食管癌前哨淋巴结定位的标准，目前尚无更加准确的报道。ICG在非小细胞肺癌中前哨淋巴结活检中的应用虽然很有前景，但由于缺乏大规模随机对照研究及研究设备限制等还远远不能用于常规临床实践。

3 ICG荧光胸腔镜在胸导管显像中的应用

乳糜胸是由于各种原因导致的胸导管损伤所致的胸外科较为罕见但严重的并发症，对于内科保守治疗无效的乳糜胸，外科胸导管结扎是目前最有效的方法，而准确识别胸导管则是手术的关键。2007年日本胸外科医生首次对1 例食管癌术后乳糜胸患者实施了术中双侧腹股沟区皮下注射1.5 mL ICG，通过荧光显像系统成功显示出胸导管瘘口，术后3 d乳糜漏完全停止［26］。2017 年北京大学人民医院胸外科对4 例肺癌术后乳糜胸患者通过术前约30 min皮下注射0.2 mg/kg ICG至双侧腹股沟区，术中运用荧光腔镜成功显像，且效果明显［27］。可见，该方法能够准确地识别瘘口位置，易于操作且准确性高，便于外科医生识别及处理相关并发症。

4 ICG荧光胸腔镜在胸交感神经显像中的应用

手汗症是因不明原因的交感神经过度紧张导致手汗腺分泌过多导致的一种较少见的疾病，通常发生于青年人。对于严重的手汗症患者，手术中准确识别并切段胸交感神经可起到立竿见影的效果［28］。WENG 等［29］报道4 例运用胸腔镜ICG 显像技术成功显示出胸交感神经神经节，这一新发现有助于手汗症交感神经切除术。HE 等［30］通过对10只家兔及15例肺结节患者进行术前24 h ICG（5 mg/kg）静脉注射，术中荧光腔镜显像，结果均能准确识别胸交感神经；同时通过荧光显微镜证实在荧光信号强的区域有大量神经细胞，荧光信号弱的区域则神经细胞较少。这反映ICG 在神经细胞中同样具有在肿瘤细胞中的蓄积效应。与传统肋骨定位法相比，该方法精确、简便、实时视觉效果强烈，可作为胸交感神经切除术的新方法。

5 ICG 荧光胸腔镜在食管癌管状胃血流灌注评估中的应用

食管癌术后吻合口瘘是术后严重并发症之一，一旦发生就可能延长患者住院时间，增加其住院费用，严重时甚至可因重症感染死亡。导致食管癌吻合口瘘的主要原因之一是管状胃血流灌注不足［31］。传统判断管状胃血流灌注是否良好的方法是术中通过触摸管状胃血管搏动、肉眼观察管状胃颜色、残端出血情况等。但这些方法缺乏客观事实、主观性强，术后仍有可能发生吻合口瘘。通过利用ICG 荧光胸腔镜来判断管状胃血流灌注的方法在近年来逐渐兴起。SHIMADA 等［32］对40 例行食管癌手术患者进行术中ICG 静脉注射以判断管状胃血流，结果所有患者在注射后1 min 均能检测到ICG 荧光，但仍有3 例患者发生吻合口瘘。郭金成等［33］对32 例食管癌患者施行ICG 荧光胸腔镜下食管癌根治术，同期38 例常规食管癌手术患者作为对照组。结果显示ICG 荧光组2例（6.25%）发生吻合口瘘，显著低于同期常规手术组5例（13.15%）。在日本的一项回顾性研究中，59 例食管癌术中行ICG 荧光显像的患者只有1 例术后出现吻合口瘘；而61 例常规手术中，有9 例发生吻合口瘘，并证实缺乏术中ICG 荧光显像是术后吻合口瘘的独立危险因素［34］。

6 其他应用

除上述应用外，ICG 荧光胸腔镜还可应用于纵膈肿瘤边界的显像［35］、肺隔离切除术边界识别［36］等。美国胸外科年会上日本学者YOKOTA 等［37］创新性提出术中使用ICG 雾化吸入，通过荧光胸腔镜检测肺切除术中肺漏气的情况。然而关于ICG 荧光胸腔镜在胸外科的应用及研究相关报道仍偏少，也期待更多胸外科医生及学者开展及提出更大规模的研究及更具有创新性的想法。

综上所述，ICG荧光胸腔镜通过术前及术中静脉注射、腹股沟皮下注射、穿刺染色及雾化吸入等方式实现了其术中荧光显像的效果，使得一些较为棘手或费时的手术操作变得简便、快速。并且由于该造影剂安全、高效、廉价、稳定等特点已经在胸外科得到一定的应用，受到一部分胸外科医生信赖。然而，由于荧光胸腔镜本身价格昂贵，一般的医疗中心很少配备，这使其临床应用得到一定限制。相信在未来随着医疗设备不断完善、不断更新、医疗成本不断降低、相关研究不断深入，荧光胸腔镜能够在大多数医疗中心得到一定的普及。从而使得胸外科医生拥有一项更有力的武器来帮助更多的患者，进而推动胸外科向更精细化、更微创化、更智能化的方向进展。