甲状腺外科手术中甲状旁腺识别技术研究进展

潘新民，严霞，杨屹立，李小飞，马建勋，何学元

（1.甘肃省人民医院 普通外科，甘肃 兰州 730000；2. 吕梁学院，山西 吕梁 033000）

甲状腺癌是内分泌系统发病率最高的恶性肿瘤，主要分为乳头状癌、滤泡状癌、未分化癌以及髓样癌，其发病率自1980 年开始呈逐年上涨趋势[1]。根据2020 年全球统计[2]，全年新增甲状腺癌男女患者分别为44.9 万例和13.7 万例，女性和男性的年龄标准化发病率分别为10.1 例/10 万人和3.1 例/10 万人，20 年期间约4.4 万例因甲状腺癌发病死亡，女性和男性的年龄标准化甲状腺癌病死率分别为0.5 例/10 万人和0.3 例/10 万人。伴随着甲状腺癌在全球范围内发病率急速上升，其治疗手段的完备性及术后并发症也备受关注[3]。目前，甲状腺全切以及中央区淋巴结清扫是甲状腺癌最常用的治疗方法之一。甲状旁腺是附着于甲状腺背面或生长在其中，粒径为毫米量级的腺体，其功能与人体钙的代谢，血钙平衡维持密切相关，甲状旁腺损伤会导致其功能减退，影响人体血钙浓度。由于甲状旁腺体积细小且生长位置多变，难以与异位甲状腺结节、淋巴结、脂肪等组织区分，且目前技术手段难以实现其术中快速精准定位识别，因此术中主要依靠外科医生的手术经验[4]。但事实上在手术过程中，人眼很难准确区分甲状旁腺与周围脂肪颗粒、 淋巴结、 祖克坎德耳氏（Zuckerkandl）结节等组织，导致甲状旁腺损伤的手术案例时有发生，据不完全统计，在甲状腺全切手术中，甲状旁腺暂时性损伤的概率为20%～60%，永久性功能减退的发生率为1%～7%[5-7]。因此，甲状旁腺功能减退也是该手术过程中常见并发症状[8-9]。

针对手术中精准定位识别甲状旁腺，保护其功能完整，降低术中甲状旁腺损伤风险的技术难题，国内外研究人员开展了大量的相关研究工作，主要包括基于染色法的甲状旁腺术中定位识别技术研究、基于光学方法的甲状旁腺术中定位识别技术研究和基于甲状旁腺素（parathyroid hormone，PTH）监测的甲状旁腺术中定位识别技术研究等，均取得了一定成果并在甲状腺外科手术中开展了相关应用，但上述几种方法也存在着技术本身或应用场景的缺陷[10-11]。为促进甲状旁腺术中定位识别技术的发展，为外科手术医生提供技术参考，本文针对上述几种技术的原理及研究进展开展综述分析，对比分析各方法的技术优势及特点，为甲状旁腺术中精准定位识别技术的发展奠定理论基础。

1 基于染色法的甲状旁腺定位识别技术

不同人体组织对染色剂的着色反应各不相同，主要体现在染色颜色的差异，根据该方法可以实现邻近不同组织的术中快速鉴别。因此，基于染色法的甲状旁腺定位鉴别技术可以实现甲状旁腺及周围组织的术中快速区分，目前常用的染色法主要有亚甲蓝（methylene blue，MB） 染色法及纳米炭负染法两种，其技术原理及研究进展介绍如下。

1.1 MB染色法

MB 染色法是临床常用术中辅助鉴别手段，将MB 注入患者体内后，由于甲状旁腺表面有规则的细小脉络，血供丰富，对血供变化也较敏感，其染色颜色为深蓝色，而甲状腺和淋巴结呈淡蓝色，根据颜色差异，可以较为精确的实现甲状旁腺术中鉴别。该方法于1971 年被Dudley[12]用于术中甲状旁腺的识别。研究初期，由于需要静脉注射大量MB，引起了患者诸多不良反应，如中枢神经系统中毒、心跳过速、血压升高等，同时干扰术中患者血氧水平监测并造成血清素中毒[13-15]。后经改良，发现使用浓度为0.5～3 mg/kg MB 产生的不良反应较少[16-21]，但依然存在一定使用风险。2019 年1 月至2020 年1 月期间，西赫特福德郡医院研究团队[22]对年龄在18～80 岁之间的50 例患者应用MB 喷雾剂识别甲状旁腺辅助进行甲状腺切除手术，术后82% 的患者未出现明显并发症。2021 年8 月至2022 年8 月期间，埃尔德默达什医院研究团队[23]利用MB 染色法辅助开展了60 例甲状腺切除手术，并与常规手术组结果进行对比，发现应用MB 染色辅助手术的患者术后仅有2 例发生低血钙症状，而常规手术组患者中出现8 例低血钙症状。上述研究结果证明了MB 染色法在甲状腺切除手术中对甲状旁腺定位识别的可行性。但是临床发现MB 对病理性甲状旁腺组织染色效果好，对正常甲状旁腺组织染色率很低，导致经MB 染色的正常甲状旁腺与周围甲状腺以及淋巴结的色差很小，难以快速准确识别[24]。因此，该方法近年来多数应用于功能甲状旁腺功能亢进或增生切除术手术中甲状旁腺的定位[25]。

1.2 纳米炭负染法

纳米炭负染法是将一种具高淋巴趋向性、直径约150 nm 的炭纳米颗粒注入甲状腺，可以迅速将甲状腺及淋巴结染为黑色，而甲状旁腺不会被染色，从而可以实现甲状旁腺、甲状腺及淋巴结区的快速分辨[26]。与MB 染色法相比，纳米炭安全性更高且对机体无明显致畸作用和毒性[27]。该方法可以有效提升术中甲状旁腺及其血管的快速识别，近年来在我国甲状腺外科手术中进行了大量的实践应用，通过对比应用纳米炭负染法辅助识别甲状旁腺的甲状腺切除手术与常规甲状腺切除手术患者术后并发症发生情况，发现应用纳米炭负染法可以有效降低甲状旁腺误切率，降低术后并发症的出现概率[28-38]。例如，2018 年10 月至2020 年9 月期间，连云港市第二人民医院对92 例甲状腺全切联合中央区淋巴结清扫手术患者中随机半数患者使用纳米炭（观察组），其余半数患者进行常规手术（对照组），经过对观察组及对照组术后血钙及PTH 水平变化对比发现，观察组患者甲状旁腺受损率明显低于对照组，证实了纳米炭在术中识别定位甲状旁腺的重要意义[39]。但对于下甲状旁腺，由于其位置距离甲状腺较远，利用该方法很难通过色差进行定位，同时在二次手术情况下，当引流血管、淋巴管等组织已受到破坏的情况下，纳米炭负染色法很难进行应用[40]。此外，纳米炭负染法的鉴别效果与纳米炭的用量、甲状旁腺位置以及甲状腺本身疾病有关，而且该方法无法识别甲状旁腺和颈部的脂肪组织[41]。故纳米炭负染法虽然一定程度上提高了甲状旁腺的肉眼识别率，但仍存在较高的假阴性风险[42-43]。

2 基于光学方法的甲状旁腺定位识别技术

伴随着激光技术的发展，由于其非介入、响应速度快及精准度高等优势，基于光学方法的甲状旁腺鉴别技术逐渐成为术中甲状旁腺定位识别的主流研究方向，其中较为典型的有近红外荧光成像、自体荧光（autofluorescence，AF）成像、激光散斑衬比成像、动态光学对比成像、光学相干层析成像（optical coherence tomography，OCT）及拉曼光谱等，具体技术介绍如下。

2.1 荧光与近红外荧光成像

2.1.1 近红外荧光探针 吲哚菁绿（indocyanine green，ICG）经静脉注射，可与人体内血浆脂蛋白结合，在近红外激光激发下，二者结合物会发射波长为830 nm 左右的强荧光，通过收集荧光进而可以解析组织解剖结构、灌注情况及淋巴系统。同时，由于近红外激光较强的穿透能力，可以显示组织层下10 mm 处的ICG 分布[44]。2015 年，Suh等[45]首次将ICG 用于犬甲状旁腺术中显像，此后，ICG 被广泛应用于甲状旁腺的术中识别[46-50]。研究[51-52]结果表明，供血良好的甲状旁腺会主动摄取静脉注射的ICG，且甲状旁腺荧光强度与ICG 的摄取量呈正相关，因此通过ICG 标记的甲状旁腺荧光强度可以诊断甲状旁腺的血液灌注状态，并评估甲状旁腺的功能。同时ICG 作为外科手术中的常用近红外荧光探针，其经济性、安全性及非放射性表现均较为出色[53]。但由于ICG 中含有一定量碘钠，因此ICG 不适用于碘或碘造影剂过敏的患者[54]。此外，甲状腺也会吸收ICG，其并不被甲状旁腺特异性摄取，甲状旁腺的荧光信号也会对检测结果产生干扰[55-57]。而且，目前对ICG 给药剂量、频率和时间以及甲状旁腺灌注没有形成统一标准[44]。Thomas 等[58]虽然开展了甲状旁腺血管摄取ICG 的定量实验研究，但其实验结果准确性分析及图像解析均依靠经验分析。因此，ICG 标记荧光检测方法在甲状旁腺鉴别及其血管造影方面的使用仍需进行进一步实验研究并形成标准化流程。

2.1.2 AF AF 是指组织、细胞、生活物质等在激光作用下产生的自发荧光。与注射显影剂及荧光剂的方法相比，其利用的是人体组织的固有光学特性，可操作性和安全性更高[59]。2006 年，Das等[60]首次发现甲状旁腺在830 nm 波段的AF，其后Paras 等[61]利用785 nm 的近红外光照射甲状旁腺时，观测到甲状旁腺产生的820～830 nm 的AF，且甲状腺的荧光信号明显低于甲状旁腺，同时周围的其他组织没有明显的AF 现象，根据此项研究结论，证实了应用AF 鉴别定位甲状旁腺的可行性，随后，McWade 等[62]利用AF 对45 例患者进行甲状旁腺检测，检出率达100%。

近年来，基于AF 的甲状旁腺定位识别技术研究进展迅速，侧面印证了该方法在术中甲状旁腺识别和保护的应用前景[63-65]。但是，由于正常甲状旁腺与病变甲状旁腺的AF 波长与强度无明显差异；且AF 强度较弱，为保证近红外AF 图像的质量，需反复关闭手术室灯光；同时近红外激光的组织穿透深度浅，对于组织深部的甲状旁腺很难观察到其AF 信号，这在一定程度上限制了AF 的在甲状旁腺术中鉴别定位的实际应用。

2.1.3 荧光标记显影 荧光标记显影技术是指将荧光基团的共价键连接到蛋白、核酸等分子物质上，并通过其发出的荧光信号，识别分子物质，并构建其图像的过程，通过记录多个时间节点的图像，并进行叠加，可以有效重建完整的高分辨率组织图像。在甲状旁腺的术中定位识别中，一般选用5-氨基乙酰丙酸（5-aminolevulinic acid，5-ALA）作为荧光染料，5-ALA 是原卟啉Ⅸ的前体，而原卟啉Ⅸ易积聚于肿瘤组织中。而且，原卟啉Ⅸ在紫蓝光激发下会发出635 nm 的荧光[66]，这一特点使5-ALA 介导的荧光显像技术成为肿瘤荧光诊断和光动力治疗的基础。研究[67-68]表明，5-ALA 在术中甲状旁腺的识别定位中有较好的显影效果。但由于原卟啉Ⅸ有光毒性，患者在进行5-ALA 介导荧光显像时必须接受光毒性保护，这使得5-ALA 介导的荧光显影技术临床应用受到一定限制。

2.2 激光散斑衬比成像

相干激光照射人体组织时，粗糙组织表面及其内部散射粒子相当于大量无规则分布的面元，会对入射激光进行反射及散射，由于面元空间位置的不同，光程存在差异，反射及散射光会发生干涉现象，形成随机分布的颗粒状光斑，通过收集分析这种随机干涉的光散射信号包含的散射物质信息及其形成的光学图像，可以用于生物组织血流、淋巴流、细胞黏弹性检测。近年来，Mannoh 等[69-70]应用激光散斑衬比成像技术对甲状腺切除术中甲状旁腺进行了实时识别，并取得一定的研究进展，利用激光散斑衬比成像检测甲状腺手术中甲状旁腺血管受损与否的准确率达到91.5%；对72 例甲状腺切除术患者的甲状旁腺散斑对比度统计中，将区分正常和机能衰退的甲状旁腺激光散斑对比度确定为0.186，该方法敏感度达到87.5%，特异度为84.4%。激光散斑衬比成像可在术中实时监测甲状旁腺的供血情况，测量过程简洁高效，且环境适应性较强，不受周围光噪声影响，未来可作为甲状腺外科手术中保护甲状旁腺功能的有力技术手段。

2.3 动态光学对比成像

动态光学对比成像是利用组织AF 对时间的依赖性，提取相对荧光衰减信息，从而获取组织特性的方法。Kim 等[71-73]利用该方法开展了离体甲状腺中甲状旁腺的高精度识别实验研究，经过对81例患者的体外甲状腺样本测试发现，应用动态光学对比成像方法可以有效地区分甲状旁腺组织与邻近组织；同时，通过对动物和人体的甲状腺动态光学对比成像时发现，甲状旁腺与所有类型的邻近组织之间都观察到明显的动态光学对比成像，且当使用494 nm 或572 nm 特异性带通滤波器进行信号检测时，每个组织的动态光学对比值最为明显（猪组织：P＜0.005，人类样本：P=0.02）；在评估动态光学对比成像技术和归一化稳态荧光强度数据区分人类甲状旁腺和甲状腺组织类型的有效性过程中，证明了动态光学对比成像技术能够在405～600 nm 之间的8 个不同光谱通道上区分正常甲状旁腺组织、病变的甲状旁腺组织及其相邻的健康组织和脂肪组织，其后利用跨8 个光谱通道训练的逻辑回归分类器进一步分析患者组织动态光学对比成像数据。经过计算机训练，计算机辅助识别能够在捕获的动态光学对比成像图像中准确定位甲状旁腺组织，敏感度为100%，特异度为98.8%。事实证明，基于动态光学对比成像的组织分割具有很高可行性，该方法对帮助外科医生识别病变，保存健康组织，降低患者再损伤方面有较大的潜力，这在甲状腺全切术中的作用是变革性的。但该技术目前仅实现了离体组织的成像识别，术中在体识别的应用仍需进一步优化。

2.4 OCT

OCT 技术中的分支技术—光谱学光学相干层析成像技术 （spectral domain optical coherence tomography，SDOCT）是以迈克尔逊干涉仪为核心主体，利用线阵CCD 采集宽带光源照射下的组织低相干干涉光谱信号，并利用傅里叶变换光谱完成组织深度层析图像的重建。该技术目前广泛应用于临床眼科，但在甲状旁腺术中定位识别方面的应用研究也在逐渐开展，2013 年，Ladurner 等[74]利用OCT 对体外甲状旁腺和周围其他组织进行了识别，敏感度和特异度分别达到84%和94%。此后，OCT 作为一种具有非入侵、高分辨率的优势技术，相继出现了用于甲状旁腺识别研究的报道[75-76]。但是，Sommerey 等[77]利用OCT 进行甲状旁腺原位图像识别中灵敏度仅有69%，这与术中成像探头参数限制有一定的关系，但随着OCT 高清系统的研发、探头的小型化以及灭菌条件的完善，将来有望实现甲状旁腺的动态识别，做到术中甲状旁腺 “光学活检”。

2.5 拉曼光谱

当激光照射到甲状旁腺组织后，甲状旁腺组织成分会发出波长与入射激光波长不同的拉曼散射激光，利用散射光收集探头收集拉曼散射信号后，根据拉曼散射光的光谱信号，可以进行甲状旁腺组织的图像重建和成分分析，该技术具有灵敏度高、操作简单、无需样品预处理、信息含量丰富等特点。国内外研究人员就基于拉曼光谱的甲状旁腺定位识别开展了大量的研究工作，在甲状旁腺识别方面，2000 年，Manfait 等[78]首次对甲状腺相关癌、瘤以及结节进行了拉曼光谱研究，结果表明拉曼光谱可以区分大部分样品。近几年，国内也逐步开始甲状腺组织拉曼研究[79-80]。刘刚等[81]对甲状腺癌变组织的拉曼光谱研究发现，1585 cm-1和1 634 cm-1两个波数是正常甲状腺组织的特有特征峰，在该波数处，癌变组织没有信号。初步研究结果表明，拉曼光谱可以成功区分体外健康甲状旁腺、甲状旁腺腺瘤和甲状旁腺增生[60]。此外，Palermo 等[82]对甲状旁腺瘤和正常甲状旁腺的拉曼光谱进行了研究，发现两种组织主要光谱特征不同。基于拉曼光谱的甲状旁腺术中定位识别技术不仅可以实现组织成分的定性分析，也可以实现组织光谱图像重建，具有广阔的应用前景，未来将可能成为甲状旁腺术中定位识别的关键设备之一[83]。

3 基于PTH监测的甲状旁腺定位识别技术

3.1 细针穿刺

一般认为，PTH 在甲状旁腺组织内含量极高，而在甲状旁腺周围含量断崖式降低[16]。因此在PTH浓度高的地方可认为是甲状旁腺所在区域。细针穿刺是利用长细针头穿过体表，对可疑部位进行针吸或切割，取组织微小成分作为样本，并检测细针穿刺洗脱液内PTH 的浓度。该方法可有效识别甲状旁腺组织和非甲状旁腺组织。但细针穿刺检测过程较长，约20～40 min，设备需要专业人员操作，与术中快速病理检测相比并不具优势[84]。

3.2 免疫胶体金技术（immune colloidal gold technique，ICGT）

ICGT 以胶体金为示踪剂，对特定抗原抗体反应从而进行定位标记的一种免疫技术。该方法在术中取一定目标组织，将其切成匀浆滴于试纸，从而进行目标识别。张进军等[85]利用该方法实现了106 例甲状腺全切除患者甲状旁腺发现率为96.2%的研究。Xia 等[86]在术中利用ICGT，降低了术后甲状旁腺短暂性功能障碍发生率。ICGT 便捷、灵敏度、安全、成本低，且对甲状旁腺的识别率较高。但要提高临床甲状旁腺发现率，降低手术过程中甲状旁腺功能减退发生率，仍需要大样本进行进一步研究验证。

4 总结与展望

甲状旁腺的术中定位识别是甲状腺外科手术中长期存在的技术难题，甲状旁腺术中检测技术长期以来保持高速发展态势。其中基于染色法的甲状旁腺术中定位识别技术具有快速、简便、费用低廉等优势，一定程度上能够辅助诊断甲状旁腺，但该方法对正常甲状旁腺的定位有很高的假阴性。而基于光学方法的甲状旁腺定位识别技术，如荧光成像、激光散斑衬比成像、动态光学对比成像、OCT 及拉曼光谱等，不仅可以实现组织图像的重建，并且可以根据光谱信号进行甲状旁腺组织成分定性分析并根据其与周围组织的成分差异，提高甲状旁腺识别定位的准确性，但基于光学方法的甲状旁腺术中在体定位识别设备开发难度较高，目前仅有荧光及OCT 检测设备商品化，而伴随着激光技术的发展，其余相关技术设备也在逐步研发。最后，PTH 监测虽然具有较高的敏感度和特异度，但其需要离体处理，且后期分析时间过长，难以应用于术中在体甲状旁腺的快速识别。综上所述，本文认为利用目前单一的技术手段很难做到甲状旁腺的术中快速准确识别，多种技术联合使用可以有效提升甲状旁腺的术中快速定位识别的准确率，例如影像学手段（超声、CT、MRI）能够用于术中甲状旁腺功能缺陷快速诊断。而基于光学方法甲状旁腺定位识别技术（荧光成像，拉曼，OCT 等）不仅可以实现组织成像，且能进行组织成分定性分析，同时其具有无损检测和高效分析等特点，是正常术中识别正常甲状旁腺最有前景的技术。将影像学手段和光学方法结合，首先利用影像学方法检查甲状旁腺是否存在功能缺陷，再通过光学手段精确定位甲状旁腺位置，引导医生手术过程，做到正常甲状旁腺不误切，甲状旁腺癌、瘤不错切，从而真正解决甲状腺全切术中甲状旁腺功能保护的问题。

利益冲突：所有作者均声明不存在利益冲突。

作者贡献声明：潘新民直接参与文献选题，负责文献资料解读分析和文章撰写；严霞负责文献内容审阅、修改及光学技术分析及解释，把控文献中关键性理论要点；杨屹立、李小飞负责收集资料，分析已有研究成果；马建勋负责行政、技术或材料支持；何学元负责文献总体选题和设计、文献稿件最终审阅定稿，对学术问题进行解答。