近红外荧光成像在肝细胞癌肝切除术中的应用_段彦亨.pdf

综述DOI:10 3969/j issn1001 5256 2023 03 031近红外荧光成像在肝细胞癌肝切除术中的应用段彦亨，安家泽空军军医大学第一附属医院 肝胆外科，西安 710032通信作者:安家泽，anjiaze68163 com(OCID:0000 0002 5839 4992)摘要:肝细胞癌(HCC)的治疗是以手术为主的综合治疗，肝切除术需要切除原发性肿瘤并最大限度地保留正常肝组织。然而，在临床手术中，肉眼和触诊难以精确识别肿瘤组织及其边界，往往导致切除不足或过度切除。近红外荧光(NIF)成像是一种实时、低成本、无创、高灵敏度的成像技术，在引导手术切除肿瘤的应用中得到了广泛的研究。随着荧光成像系统和荧光探针的发展，可以实现术中肿瘤定位和边界确定，使手术更加准确。本文回顾了用于 HCC 术中导航的各种 NIF 探针的发展，并讨论了这些探针的当前挑战和潜在机遇。关键词:谱学，近红外线;荧光光度测定法;癌，肝细胞;肝切除术基金项目:国家自然科学基金面上项目(81773177)Application of near infrared fluorescence imaging in hepatectomy of hepatocellular carcinomaDUAN Yanheng，AN Jiaze(Department of Hepatobiliary Surgery，The First Affiliated Hospital of Air Force Medical University，Xi an 710032，China)Corresponding author:AN Jiaze，anjiaze68163 com(OCID:0000 0002 5839 4992)Abstract:Multimodality therapy based on surgery is the main treatment method for hepatocellular carcinoma(HCC)，andhepatectomy requires the removal of primary tumor and the preservation of normal liver tissue to the maximum extent Howeverin clinical surgery，it is difficult to accurately identify tumor tissue and its boundary with visual inspection and palpation，whichoften results in under resection or over resection Near infrared fluorescence(NIF)imaging is a real time noninvasiveimaging technique with low costs and high sensitivity，and extensive studies have been conducted to investigate its applicationin guiding surgical resection of tumors With the development of fluorescence imaging system and fluorescence probe，intraop-erative tumor localization and boundary determination can be realized to make the surgery more accurate This article reviewsthe development of various NIF probes for intraoperative navigation in HCC and discusses current challenges and potential op-portunities of these imaging probesKey words:Spectroscopy，Near Infrared;Fluorophotometry;Carcinoma，Hepatocellular;Hepatectomyesearch funding:National Natural Science Foundation of China(General Program)(81773177)原发性肝癌在我国的发病率位居常见恶性肿瘤的第 4 位，是肿瘤致死的第 2 病因，严重威胁人民的生命和健康。其中，肝细胞癌(HCC)占原发性肝癌的大部分(80%)1。目前，临床常用的治疗方法为手术切除，在 HCC 的治疗中疗效确切。肿瘤外科治疗的主要目标是实现肿瘤的完全切除，但是有些患者出现原发灶切除不完全(阳性切缘)，以及切除时未能切除肝脏中所有的病灶(隐匿性病灶)，并且与较低的生存率和较高的复发率密切相关2。因此，需要利用术前或术中的成像技术来定位 HCC，并保证完全切除。776段彦亨，等 近红外荧光成像在肝细胞癌肝切除术中的应用以往常基于磁共振成像(MI)或电子计算机断层扫描(CT)来帮助定位肿瘤，但这两种技术没有足够的分辨率来确定切除边缘。此外，在术中检测手术切缘的常用技术是冰冻切片，但这是一个耗时并且昂贵的方法，并且由于取材的位置会造成此项检测容易出现假阴性。另外，术中超声虽能很好反映肿瘤周围的结构并确定切肝线，但这种技术需要专业的超声科医师，而且超声探头频繁介入不仅影响手术连贯性，耽误时间，而且无法真正做到全程实时成像指导手术。因此，迫切需要一种实时、安全和可靠的成像技术来实现 HCC 的准确定位和完整切除。术中 近红外 荧光(near infrared fluorescence，NIF)成像技术是一种使用方便、安全、成本低的可视化成像技术，在指导外科手术中得到了广泛的研究。NIF 成像技术主要基于近红外一区(NI ，700 900 nm)和近红外二区(NI ，1000 1700 nm)光学波段3 5。与可见光相比，生物组织对近红外波段内光的吸收和散射较少，生物自发荧光较弱，这使得NIF 成像技术具有时空分辨率高、对生物组织损伤小、背景荧光干扰小等优点，在提供生理和病理信息方面具有显著的优势。本文总结了各种 NI 和NI 荧光探针在 HCC 肝切除术中的临床前研究和临床应用的最新进展，对这些探针在不久的将来在肝脏手术中的应用进行展望。1NI 荧光成像1 1用于临床的 NI 荧光探针1 1 1吲哚菁绿(indocyanine green，ICG)ICG 是美国食品药品监督管理局(FDA)批准临床使用的 NIF染料。静脉注射 ICG 进入体循环后，ICG 与血浆中的白蛋白、脂蛋白等高分子蛋白结合，既不被代谢分解，也不会改变被结合蛋白的分子结构，具有良好的血管内稳定性。ICG 分子通过肝细胞活跃的主动转运系统被肝细胞特异性摄取，随后分泌至胆道系统最终通过肠道排出体外，不存在肠肝循环，使用较为安全6。实验研究表明，荧光在穿透生物组织的过程中，绝大多数光线被血红蛋白(波长 700 nm)和水分(波长 900 nm)吸收中和。ICG 分子被波长 750 810 nm 的光线激发后，发射峰值波长为 840 nm 的荧光，该荧光波长位于深红和近红外线光谱的“窗口”界限(700 900 nm)内，因而具有较大的组织穿透力。正常肝组织可在 12 24 h 内彻底清除 ICG，由于肿瘤组织的“高渗透长滞留效应”以及 HCC 组织中肝细胞的胆汁排泄功能受损，静脉注射后 ICG 在肿瘤组织中残留数周，在术中激发光照射下显示肿瘤组织荧光7。ICG 在 HCC 中聚集的现象在 2007 年被偶然发现，随后 Ishizawa 等8 开展的一项前瞻性研究发现ICG 荧光成像识别了所有 63 例术后病理确诊的HCC，其中，有 8 例术前被漏诊而被 ICG 成功识别。除了肝内 HCC，Satou 等9 在 2013 年报道，利用 ICG成功识别了包括腹膜、淋巴结、肺和肾上腺转移的病理证实为 HCC 的肝外转移灶。同年，Morita 等10 初步探讨了 ICG 荧光成像能否改善 HCC 患者的预后。通过对58 例接受术中 ICG 荧光引导切除术的 HCC 患者的随访发现，这些患者术后 12 个月内的短期复发率较对照组有降低的趋势。Ishizawa 等7 在 2014 年的进一步研究显示通过 ICG 荧光成像识别出 276 个HCC 中的 273 个，灵敏度为 99%。此外，研究11 还发现 ICG 的显像模式与 HCC 的分化程度密切相关。低分化的 HCC 呈环状荧光模式，而高分化和中等分化的 HCC 分别具有完全和部分荧光模式。分化型 HCC保留了摄取 ICG 的能力，但由于缺乏正常的胆管结构，使得 ICG 在肿瘤组织内积聚滞留，显示出部分荧光。低分化或转移性肝癌细胞虽不摄取 ICG，但肿瘤的压迫干扰癌旁肝脏组织 ICG 通过胆管分泌，在不同程度上影响癌旁肝组织 ICG 的正常清除，从而显示环形荧光。最近，Zhang 等12 证明了术中 ICG 近红外荧光检测对于识别体积小且难以肉眼观察到的 HCC 的巨大潜力，检测到的最小 HCC 结节直径约为 2 mm。解剖性肝切除术能显著降低 HCC 的术后复发率，改善患者预后13。术中肝段解剖界限的确定是解剖性肝切除术的技术关键，既往常用的技术是根据肝蒂阻断后肝表面缺血线，以及术中超声引导下穿刺门静脉分支内注射亚甲蓝使目标肝段蓝染来指导解剖性肝段切除术14。但这两种方法精确性较差、难以确定肝段的立体界面，且标记持续时间较为短暂。有研究15 16 报道在解剖性肝切除术中比较经门静脉注射ICG 荧光染料与亚甲蓝界定肝段、指导解剖性肝切除的实际应用效果，结果发现 ICG 荧光染料能更清楚、方便和持久地显示荷瘤肝段在肝实质的三维界限，认为 ICG 荧光导航可安全、有效地应用于解剖性肝切除术。ICG 给药途径的不同，对目标肝段的荧光标志效876临床肝胆病杂志第39 卷第3 期2023 年3 月J Clin Hepatol，Vol39 No3，Mar2023果也相应不同，因此将肝段荧光染色的方法分为“正染”和“负染”。“正染”是指在目标肝段的门静脉(或肝动脉)分支里注射 ICG，ICG 在该肝段肝实质内的近红外线激发后发出荧光，目标肝段的荧光染色可指导解剖性肝切除术;“负染”是指术中选择性阻断目标肝段的肝蒂血流后，从外周静脉内注射 ICG，使除目标肝段外的有血供肝脏实质内 ICG 荧光显影，而目标肝段无荧光染色获得反衬效果。近年来，越来越多的研究17 20 报道了涉及使用 ICG 近红外荧光成像的正染或负染方法开展的解剖性肝切除术。因此，ICG 荧光染色确定肝段解剖界限，实现术中实时肝段可视化，可极大地辅助肝解剖性切除的顺利实施。目前，ICG 荧光成像在 HCC 肝切除术中的应用仍存在两大局限。一是有限的组织穿透深度。据报道21，ICG 被激发后发射的荧光在组织内的穿透深度大约为 10 mm，距肝表面 10 mm 以上的肿瘤很难被识别。另一个局限性是 HCC 结节的高假阳性检出率。我国 HCC 患者大部分同时伴有肝硬化，而肝硬化的再生结节也可显示较强的荧光导致 40%50%的假阳性率22。1 1 25 氨基乙酰丙酸(5 aminolevulinic acid，5 ALA)另一个临床上用于肿瘤诊断的 NI 荧光染料是 5 ALA，5 ALA 是人体血红素生物合成途径中原卟啉的前体物质。正常情况下，体内 5 ALA 水平受到血红素合成的负反馈调节，保持动态平衡的状态，细胞内不会蓄积过多的 5 ALA。当大量外源性5 ALA进入机体时，这种负反馈平衡会被打破，导致细胞 中 原卟啉的过度 积 累。而原