荧光成像在胰腺肿瘤外科的应用现状、优化策略与展望

作者：陈康,周宁,代满雄,彭创,成伟

文章来源：中华肝胆外科杂志, 2024, 30(1)

摘要

荧光成像手术导航在肝脏和胆道外科已广泛应用，能够发现传统方法无法识别的微小病灶，有助于医生术中决策。但是荧光成像手术导航在胰腺肿瘤外科中应用较少。本文总结了该技术在胰腺肿瘤外科中应用的现状，荧光成像技术目前的问题，并提出了相应的优化策略，最后展望其应用前景，为荧光成像技术在胰腺肿瘤中的应用提供参考。

胰腺癌是恶性程度较高的消化系统肿瘤。手术切除是可切除胰腺肿瘤和不可切除胰腺肿瘤转化治疗后主要治疗手段，同时也是患者获得长期生存的最重要途径[1]。对于有手术机会的胰腺肿瘤患者而言，术前准确判断肿瘤与血管之间的关系，精准评估可切除性，有助于这部分患者手术后获得长期生存获益。精确的影像学诊断和精准的胰腺实质离断技术已经成为胰腺手术成功的核心。如何精确判断胰周血管的走行和血管变异情况是目前胰腺外科的热点问题。胰腺良性肿瘤在去除病灶的同时如何最大限度地保留正常胰腺，如何保证胰腺恶性肿瘤的安全手术切缘，以上问题都是根治性胰腺肿瘤切除需要考虑的问题。在综合治疗不断创新和外科技术水平不断提高的条件下，传统外科手术的不可切除标准已经发生改变。CT、MRI等影像学检查提高了医生对疾病诊断的准确性，有助于规划手术。术中B超、三维可视化、荧光成像等影像学技术成为外科医生的"第三只眼"，突破了传统微创外科的二维感知平面，为外科医生提供了更加立体的画面，有助于术中决策。荧光成像技术作为数字医学的重要组成部分，有助于识别肿瘤病灶和血管分布，减少血管损伤，提高手术的安全性和精确性。本文将对近红外荧光成像在胰腺外科的应用、研究进展、面临的问题以及未来发展方向进行总结。

一、荧光成像手术导航的原理

荧光成像引导手术是一种新方式，通过荧光信号为外科医生的决策提供参考。荧光成像使手术模式由"摸着石头过河"向"看着石头过河"转变，不断增加外科医生对解剖的理解。吲哚菁绿是外科手术中最常用的显影剂，是一种水溶性染料，静脉注射之后与血液中白蛋白结合，通过肝脏代谢，随胆汁排入肠道。荧光显影图片是由专用荧光相机拍摄，并可叠加到白光图像之上。目前有双波长通道荧光内窥镜，可以同时对两种染料进行成像。吲哚菁绿通过血液循环被运输到肿瘤组织中，由于肿瘤组织内皮间隙较大，同时淋巴管缺失导致淋巴回流受阻，这两种因素共同引起吲哚菁绿在肿瘤组织中积聚，形成荧光信号，而周围的正常胰腺组织则不吸收吲哚菁绿或吸收较少[2]。因此在近红外荧光成像下，可以清晰区分肿瘤与正常组织，帮助外科医生准确定位和切除肿瘤。

二、荧光成像导航在胰腺肿瘤切除手术中的应用

1．胰腺肿瘤显影：

胰腺肿瘤显影包括胰腺癌和胰腺神经内分泌肿瘤的术中实时荧光显影。已有相关文献报道了胰腺癌的术中荧光显影，应用范围包括肿瘤边界及转移病灶的识别[3,4,5,6,7,8,9,10]。也有研究报道这种肿瘤染色方法的效果不确切，存在争议。Newton等[3]研究分析了21例胰腺手术患者吲哚菁绿荧光成像情况，手术切除的13个侵袭性肿瘤中有12个出现了荧光信号。相比于胰腺癌荧光成像，胰腺神经内分泌肿瘤荧光成像效果更好，因为神经内分泌肿瘤大多属于富血供，术中注射吲哚菁绿有助于肿瘤显影[11,12,13,14,15,16,17,18]。

2．十二指肠-胰头血管弓和胆管显影：

保留十二指肠的胰头切除术是治疗胰头部良性、低度恶性肿瘤的手术方式，与胰十二指肠切除术比较，保留了十二指肠和胆总管的完整性，降低了营养不良等并发症的发生率[19,20]。在保留十二指肠的胰头切除术中，对于十二指肠-胰头动脉弓的保护至关重要。通过静脉注射吲哚菁绿对十二指肠-胰头动脉弓和胆总管胰腺段显影，术后胆漏发生率下降，有效减少离断胰头时对十二指肠血管弓和胆总管的损伤[21,22]。

3．肿瘤活性评估：

肿瘤活性是决定手术方式的重要依据。对于行新辅助治疗后的患者，精准识别肿瘤的活性至关重要。有活性的肿瘤组织会摄取吲哚菁绿，而坏死组织不摄取或摄取较少。

三、胰腺肿瘤荧光成像手术导航中常见问题

在胰腺肿瘤荧光成像手术导航中，会出现一些问题，这也是目前该技术临床应用较少的原因。

问题如下：(1)吲哚菁绿成像问题：靶组织(比如肿瘤、淋巴结等)无法成像或荧光强度低，或反向显影(负显影)。

(2)吲哚菁绿应用剂量问题：在肝脏肿瘤中，吲哚菁绿注射剂量一般是根据体重计算，为0.25～0.50 g/kg，术前24 h静脉注射。在胰腺肿瘤中，吲哚菁绿注射剂量为2～5 mg/kg[23]。较大剂量的吲哚菁绿可能会引起过敏性休克等并发症。

(3)肿瘤周围纤维基质问题：胰腺肿瘤，特别是胰腺癌周围往往伴有纤维基质增生，是阻挡药物进入的天然屏障[24]。吲哚菁绿难以从纤维基质渗透至肿瘤之中。

(4)肿瘤血供问题：胰腺实质主要是由腹腔干和肠系膜上动脉的分支供血。相对于具有两套血供的肝脏来说，胰腺属于乏血供器官。胰腺癌属于乏血供肿瘤，缺乏供血动脉，导致吲哚菁绿难以富集于肿瘤[25]。

(5)正常组织成像问题：正常组织成像即假阳性主要与吲哚菁绿注射时间窗口过短，导致正常组织中吲哚菁绿尚未完全代谢有关，或是吲哚菁绿注射剂量过大，导致滞留。

(6)吲哚菁绿穿透深度问题：吲哚菁绿近红外二区成像虽然相对于近红外一区成像深度有所提高，但对于深部胰腺肿瘤成像，仍然不够[26]。

(7)成像仪器问题：目前尚缺乏近红外二区成像商业化仪器，近红外二区荧光引导的手术也较少，无法获得相关经验。

四、提高荧光成像的策略

提高胰腺肿瘤成像率，减少非目标组织成像，提高信号背景比值是改善荧光成像的重要问题。

如何提高胰腺肿瘤显影率，总结如下：(1)单一大剂量注射吲哚菁绿(2～5 mg/kg以上)改为少量多次注射，即以吲哚菁绿安全剂量(1.0 mg/kg)，分2～3次注射，总量保持不变。

(2)术前或术中经动脉(胃十二指肠动脉、脾动脉、肠系膜上动脉等)选择性持续灌注。其缺点是数字减影血管造影下注射步骤较繁琐，存在出血风险，如有动脉变异则加大操作难度。同理，术中动脉穿刺注射，同样存在损伤血管的风险。

(3)选择性溶解胰腺癌周围纤维基质后，再通过静脉注射吲哚菁绿。有文献报道了溶解纤维基质，但是因为疗效不确切，或是有可能导致高血压、肿瘤播散等，应用较为谨慎[27]。

(4)肿瘤和周围正常组织对于染料的吸收与代谢是一个动态过程，如何在体外判断肿瘤的实时灌注状态，肿瘤在何时对染料摄取率最高，周围组织何时对染料的代谢率最高(此时肿瘤-正常组织信号背景比值最高)，是提高显影率的关键点。

(5)对于非正常显影，通过调整荧光阈值，可以更好地区分胰腺肿瘤中真实染料的富集和周围组织中游离染料的渗漏。

五、胰腺荧光成像手术导航未来发展方向

胰腺肿瘤荧光成像技术的应用给外科医生手术带来了许多帮助。首先，该技术可以提高手术的精准性和治疗的成功率，帮助医生提早发现和切除潜在的胰腺肿瘤，减少了手术后肿瘤复发的风险[28]。其次，该技术可以最大限度地保留正常胰腺组织，减少手术对患者内分泌功能的损伤。同时，这种成像技术无需额外使用其他造影剂，安全性较高。然而，胰腺肿瘤荧光成像技术目前仍处于研究阶段，尚未广泛应用于临床实践。目前的挑战包括荧光探针的选择和设计、成像系统的优化等[23]。此外，荧光成像技术在手术中需要配合高质量的内窥镜和显影装置，需要外科医生具备一定的操作技能。

未来胰腺荧光成像手术的发展方向如下：

1．近红外二区荧光成像技术；

与近红外一区(700～900 nm)相比，近红外二区(1 000～1 700 nm)成像具有更低的自发背景荧光、更深的组织穿透性和更高的信号背景比值，近红外二区荧光成像能够提高对深部疾病的诊断，是未来胰腺荧光手术导航发展的方向[29]。

2．多光谱成像技术；

光谱分离技术是一种广泛应用的分析方法，将复杂的光学信号分解成不同波长的光谱，以便对组织进行定性和定量分析。光谱分离技术基于光的性质和相互作用，通过光谱仪或其他仪器将不同波长的光信号分离并记录下来。多光谱成像技术在光学领域应用广泛，但是在临床手术中尚未得到广泛应用[30]。未来有望在体外分析正常胰腺组织的光谱，通过术中对靶区域光谱分离，精准识别肿瘤边界。

3．多模式影像实时融合技术：

不同模式的影像相融合，对于成像具有重要意义，除了B超、CT、MRI外，还有三维可视化、荧光影像技术、虚拟现实等数字化影像技术，可用于指导胰腺疾病的精确诊断和精准的手术切除。融合影像有助于肝胆管结石患者经皮肝穿刺胆道镜取石术前评估结石分布范围、规划穿刺路径，是肝胆外科超声介入治疗的重要拓展[30]。Dyna CT胆道三维重建与CT影像融合技术引导的经皮经肝Ⅰ期胆道造瘘取石手术治疗复杂肝胆管结石，能有效检出更多结石，缩短取石时间，为肝胆管结石病的治疗提供了新的策略[31]。

4．人工智能：

影像组学是智能化诊疗技术发挥预测功能的研究方向，目前关于胰腺切除术后胰漏、出血和生存预测的研究较多[33]。但是，对肿瘤荧光强度、荧光强化特征的组学分析较少。基于术前增强MRI的影像组学及临床特征构建的肝细胞癌根治术后早期复发预测模型准确率较高，具有较高的价值[34]。总结荧光成像的参数，与基因、病理和血生化等数据建立联系，可能也是未来患者个体化治疗的重要参考依据之一。但是由于不同中心图像数据存在差异，相关预测模型的预测性能不稳定，难以在大范围内推广应用，需要进一步多中心的协作和临床实践进行验证。

六、结论

总之，胰腺肿瘤荧光成像技术是一种有潜力的影像学技术，能够在外科手术中对肿瘤实时显影，实现更为精准的手术切除。随着技术的不断发展和完善，相信这项技术将在未来得到更广泛的应用，为患者提供更好的医疗服务。

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