吲哚菁绿荧光实时显影技术在泌尿外科手术中的应用

刘 洪，熊 玮 综述，冉 清，△ 审校

(1.成都医学院临床医学院，四川 成都 610500；2.四川省医学科学院·四川省人民医院器官移植中心，四川 成都 610072)

精确的外科手术追求“高效、安全”，需要严密的术前评估、手术规划、手术实施及围手术期管理。手术的有创性要求外科医生平衡好清除病灶、保护脏器和控制损伤的关系；而术中可视化工具是重要的辅助手段。吲哚菁绿(Indocyanine green，ICG)是一种广泛使用的无辐射荧光造影剂，近年来已在泌尿外科内镜手术中逐渐显示出独特优势。本文主要就ICG荧光实时显影技术在泌尿外科手术中的应用展开综述。

1 ICG的概述

ICG是一种具有水溶性近红外荧光(NIRF)造影剂，属于三碳菁染料(C43H47N2NaO6S2)，分子量为775达尔顿，于1955年由美国柯达公司研发用于医疗影像，1956年FDA批准开始用于人类疾病诊断[1]。在水溶液中，ICG自动凝聚然后分解为无色的衍生物，溶液中有蛋白质如血浆球蛋白、白蛋白，其解凝后颜色稳定不变。较其它造影剂，其光学反应无辐射，拥有高吸光度和低毒性，价格便宜。通过静脉注射ICG，在血液以两种方式运输，游离ICG和与血浆蛋白结合ICG，经血液循环到人体肝脏。肝脏从血流摄取ICG并通过谷胱甘肽S转换酶代谢，以整个分子形式经胆汁排泄入肠道再排出体外，不参加肠肝循环，无肾毒性。

2 ICG实时显影技术的发展

20世纪70年代，研究人员发现用近红外光在600～900 nm波长照射结合ICG的蛋白质后在840 nm处发射荧光值达顶峰，在波长840 nm处，近红外光极少被水和血红蛋白吸收，荧光信号可穿过5～10 mm的结缔组织[2]。1992年，ICG开始临床应用于眼底血管造影[3]。进入21世纪后，ICG实时显影技术临床应用快速发展，在肝胆外科肝段切除[4]，普通外科肠管吻合可血供检查[5]，乳腺外科前哨淋巴结清扫[6]等广为使用并证实其安全性。目前，在临床应用的设备中，有普通腹腔镜PINPOINT系统(Stryker公司)和机器人系统(NeuroLogica公司)系统平台可使用ICG行荧光显影。

肾脏近曲小管上皮细胞可分泌胆红素膜转运蛋白，而肿瘤细胞分泌较少。胆红素膜转运蛋白是一种38.22 kDa的跨膜蛋白，由1026 bp长的mRNA序列翻译所得，含有340个氨基酸。ICG可与其结合荧光显影，正常肾组织呈等荧光，而肾细胞癌组织结合较少因此呈低荧光[7]。

PINPOINT系统可提供实时内镜可见光和红外线荧光显影，由Stryker公司推出，其荧光光源为LED，包括4K显示器，(10 mm 0°&30°&45°；5 mm 0°&30°&45°)PINPOINT摄像头等。静脉注射ICG后，可荧光显影肾脏肿瘤边界、肾脏血管及组织灌注，显露肾脏动脉分支，利于肾脏肿瘤剜除手术。ICG可深入肾实质染色，辅助内生性肾肿瘤荧光显影“骨骼化”利于切除[8]。

Da Vinci 机器人手术平台荧光光源为激光，由NeuroLogica公司研发，其采用内置近红外ICG检测器收集荧光显影，呈现绿色荧光，实时动态显影。ICG荧光实时显影辅助外科医生观察器官功能状态并判断切割平面，可精准识别肾动脉分支、肾实质血供和灌注[9]。

3 按照不同使用路径和部位，ICG使用可划分为如下几类

3.1 外周静脉血管注射为最常用的途径，经静脉注射1～2 ml(2.5～5 mg)ICG，肾动脉先显影(5～10 s)，肾静脉显影(20～40 s)，在肾脏可持续显影(1～20 min)，肾盂输尿管显影(3～10 min)，淋巴结显影(20～40 min)，血浆半衰期为4 min[10]。

3.2 肿瘤周围注射主要用于淋巴回流显影，可经直肠对前列腺注射，也可膀胱镜引导下注入膀胱或(和)前列腺，荧光显影标准剂量1.25～2.5 mg/kg。可显示淋巴结核，肿瘤前哨淋巴结、淋巴转移。如前列腺癌、膀胱癌等[11]。

3.3 尿路集合系统注射Barnes等报道，通过尿路注射ICG染料是否泄漏来评估尿路完整性[12]，用于泌尿系畸形和外伤的诊治，也用于输尿管损伤或术中输尿管血供判断。

4 ICG荧光实时显影技术在泌尿外科的应用

ICG荧光实时显影技术在泌尿外科应用广泛，在肾脏肿瘤、肾上腺肿瘤术中显示血管及分支，辨识肿瘤边界和阻断血管后标记肾脏缺血范围、淋巴引流。在乳腺肿瘤患者已使用ICG显影参考区域淋巴结清扫[13]。在膀胱癌、前列腺癌、阴茎癌术中，可实时鉴别区域淋巴结引流帮助泌尿系统肿瘤的准确分期，尤利于双侧盆腔淋巴结清除术。

4.1 利用血循环显影

4.1.1ICG荧光实时显影技术辅助肾脏肿瘤手术

肾脏肿瘤的发病率和死亡率占全身肿瘤中2%，其中肾癌约占85%，肾母细胞瘤5%-6%，肉瘤3%。肾脏肿瘤临床症状明显时大多提示肿瘤进展到中晚期。肾单位的不可再生性要求医生平衡“无瘤原则”和保留肾实质功能，避免术后慢性肾功能不全。尽管已有R.E.N.A.L、ABC等评分系统辅助临床外科实践，但ICG荧光实时显影技术应用帮助医生在术中切除及健康组织判别及精准切割。

通过静脉注射ICG，肾细胞癌组织呈低荧光，肾囊肿、肾错构瘤呈超荧光。在腹腔镜辅助肾部分切除术和机器人辅助肾部分切除术中，肾脏肿瘤呈低荧光和选择性夹闭肿瘤供血动脉使灌注不足相关区域呈暗区。在复杂的肾部分切除术中，标记肾脏缺血范围和辨识肿瘤区域，可达到“精准切除”，还可实时判断以减少术中出血和保护健康肾脏组织灌注[14]。

4.1.2ICG荧光实时显影技术辅助肾上腺肿瘤手术 肾上腺手术中，经典手术方式多行单侧肾上腺全切术。Sound等报道，通过静脉注射ICG，ICG荧光实时显影技术可描绘肾上腺肿瘤边界，行腹腔镜肾上腺和机器人辅助肾上腺肿瘤剜除术达到精准切除肿瘤，保留部分肾上腺功能[15]。Colvin等进行临床研究后报道，通过静脉注射ICG，肾上腺肿瘤组织与腹膜后脂肪区分度在荧光显影5 min时最显著，可持续显影20 min，利于肾上腺肿瘤定位及剜除术进行[16]。

4.1.3ICG荧光实时显影技术对尿路疾病诊断 行ICG术中尿路造影，检查有无输尿管漏、输尿管畸形，还可实时指导输尿管重建术，提示吻合口狭窄、出血等情况；ICG术中膀胱造影，在膀胱镜镜检和TURP手术中，及时发现、诊断膀胱破裂，膀胱畸形并及时处置；ICG实时显影尿道连续性和完整性，在经尿道肛门手术、经会阴手术中避免尿道损伤，可辅助对尿道断裂及尿道狭窄修复或前列腺根治手术中尿道残端的识别[12]。

4.1.4ICG荧光实时显影技术辅助对膀胱疾病诊断 Manny等报道，通过术中静脉注射ICG可荧光实时显影肠系膜下动脉区域的血管分支和肠壁微血管灌注，辅助选择血供良好肠段准备构建新膀胱，并检查肠吻合口及肠-尿道吻合口的血供，降低吻合口漏发生率，而利于改善新膀胱储尿、控尿、排尿[17]。

4.1.5ICG荧光实时显影技术辅助对前列腺疾病诊断 机器人辅助下前列腺癌根治(RARP)或者腹腔镜前列腺癌根治术，术中静脉注射ICG荧光实时显影显露前列腺肿瘤边界，判断并保留血管神经束(NVB)，有益于患者术后勃起功能和尿控恢复[18]。

4.2 利用淋巴循环途径ICG实时显影技术追踪恶性肿瘤淋巴转移，有较高的检出率、准确率和敏感性。KleinJan等报道，在示踪淋巴结转移方面，ICG与目前临床广泛使用的纳米碳(carbon nanoparticles，CNP)相当，比放射性核素和亚甲蓝更敏感和准确[19]。术中注射ICG到肿瘤组织周围，显示区域淋巴结分布及淋巴引流，辅助行前哨淋巴结(SLN)活检和相应淋巴结清扫，有助于盆腔肿瘤的准确分期诊断和治疗，尤其是睾丸肿瘤和阴茎肿瘤根治术中行腹股沟淋巴结清扫，降低术后淋巴漏发生率[20]。

动物实验表明，ICG结合纳米颗粒作为染料时会增加前列腺肿瘤组织的肿瘤信号和对比度；还可以用于区别前列腺淋巴引流和下肢淋巴引流，并且可以通过受损的淋巴结构辨别淋巴管和输尿管[21]。Kim等报道，前列腺癌细胞对ICG具有高效率和高对比度，可在超声引导下经皮对前列腺注射附带药物ICG，靶向辅助诊治前列腺癌[22]。Nguyen等报道，经直肠向前列腺包膜组织注射ICG用于术中前哨淋巴结活检，发现肿瘤转移可指导盆腔淋巴结清扫术[23]。

在膀胱镜下对膀胱黏膜下层和逼尿肌周围注射ICG，可行盆腔淋巴管显影、肿瘤标记。Golijanin等报道，在膀胱镜下膀胱黏膜注射ICG可鉴定出膀胱癌前哨淋巴结，ICG结合低PH插入肽(pHLIP)可标记膀胱高级别尿路上皮癌，包括肌层浸润性和非肌层浸润性肿瘤，早期诊断膀胱癌[24]。

4.3 治疗效益(ICG荧光对肿瘤的治疗)恶性肿瘤有外科治疗、化学治疗、放射治疗、热疗、生物治疗及中医中药等手段。荧光照射ICG可以产生热辐射和活性氧，ICG实时显影同时ICG在肿瘤组织高度浓集。因温度超过60 ℃以上人体组织会发生不可逆改变，高浓度和高温ICG会杀伤肿瘤组织而产生光动力治疗作用。针对肿瘤的免疫疗法可通过提升机体免疫监视功能早识别肿瘤细胞和肿瘤细胞转移并予以清除。有动物实验和综述报道，采用激光-ICG疗法会延长转移性前列腺癌患者的生存时间[25，26]。

5 ICG荧光实时显影技术的限制

ICG无明显临床应用绝对禁忌证。国内ICG含有微量的碘，有报道妊娠者、碘过敏者和过敏体质者禁用，肝脏功能差者应调整剂量[27]。副作用主要表现为恶心、呕吐及荨麻疹。有报道法国SERB公司可生产新型ICG(Infracyanine)不含碘，术中呈现蓝色荧光[28]。

6 展望

有研究者把ICG与纳米颗粒聚合形成脂质体、高分子胶束，应用到肿瘤影像辅助诊断和治疗技术，目前国内外许多相关实验已经证实为其一个新的热点平台[29]。ICG显影技术在泌尿外科手术中的应用可行性、安全性和临床价值得到广大临床医生认可，有望为我们高精度泌尿外科提供参考。

联合放射和荧光指导对肿瘤前哨淋巴结进行活检以提高淋巴结活检准确率。文献报道，可将多光谱荧光图像引导应用到临床，在机器人辅助前列腺癌根治术前先行淋巴闪烁成像和CT或MRI检查确定前哨淋巴结数量和位置，术中在超声引导下向前列腺注射ICG 99 mTc-nanocolloid，再进行肿瘤切除和淋巴结清除手术，病检对比结果显示前哨淋巴结检出率、准确率有提高[30]。此外，ICG荧光显影技术联合术中超声检查可辅助明确肿瘤边界、肿瘤血供和肿瘤性质初步鉴定。需要更多的随机对照实验来量化分析ICG实时显影辅助鉴别肿瘤边界和淋巴结转移，进一步进行生存性分析。

综上所述，术中实时影像是外科可视化技术的一部分，极大拓展了外科医生的视觉，有助于术中实时外科决策并减少手术并发症、改善手术精准度。ICG荧光实时显影技术拥有实时动态、便捷安全特性。目前，临床正在使用的ICG融合影像导航、术中超声、CT或MRI导航和虚拟现实技术等辅助手段。相信ICG的临床推广应用必将提升精准外科手术水平，实现更安全和微创的外科手术。