荧光导航在腹腔镜胆囊切除术中识别肝外胆道系统的研究进展

罗丹堃，薛东波，马骉

（哈尔滨医科大学附属第一医院 微创胆道外科，黑龙江 哈尔滨 150001）

随着微创技术的不断进步，其创伤小、并发症少、住院时间短等优势逐渐体现出来[1]。如今，腹腔镜胆囊切除术（LC）已基本取代传统开腹胆囊切除术成为治疗有症状胆囊疾病的金标准[2]。然而，胆管损伤（BDI）的发生率似乎没有得到改善，仍高达0.4%～0.7%[3]。常导致严重的后果（如胆漏、腹腔脓毒症、梗阻性黄疸等），影响患者术后的恢复和日后的生活质量，同时增加患者的住院时间、治疗费用等，因此成为常见医疗纠纷之一[3，5-6]。术中对肝外胆道的错误识别是造成BDI的主要原因[4]，虽然术前一系列辅助检查如CT、MRCP等可协助术者寻找胆道解剖结构，但这些技术缺乏术中实时可视化引导的能力。有研究推荐应用术中胆道造影（IOC）技术来预防BDI[7]，但该操作存在一些缺点，比如增加手术时间，需要其他学科的人力物力，需要将患者及医务人员暴露于辐射之下，此外其操作本身就存在造成BDI的风险[7-8]。近年来，吲哚菁绿（ICG）荧光胆道造影技术，能够实时反映术中情况，在预防BDI方面取得了一定进展。本文就近年来荧光导航技术在LC中识别肝外胆道系统的研究进展做一综述。

1 ICG荧光胆道造影的优势与劣势

ICG是一种三羧花氰系中的暗绿蓝色色素，其98%可以和血液中的血浆蛋白结合[9]。在20世纪60年代末，研究者们首次发现ICG与蛋白结合时可以发射荧光的特性，且用近红外光照射在830 nm处达到峰值[10-12]。利用这个特性，ICG成为多种医学用途的染料（如测定心输出量、肝功能、肝血流和眼底血管造影等）[13-14]，后来又引用到外科手术中成为术中导航的工具，如神经外科术中血管造影、冠状动脉搭桥术、重建皮瓣手术、截肢后伤口愈合预测、淋巴结评估、光热肿瘤治疗等[13，15]。2010年，Ishizawa等[16]首次发表了在LC中使用ICG并成功完成荧光胆道造影的报道。静脉注射ICG后，ICG完全经肝脏代谢到胆汁，进而在胆道中发射荧光形成胆道造影[9]。实验发现ICG荧光胆道造影对肝外胆道显像的程度有显著改善，同时还准确识别出了多种先天解剖异常的胆道结构，研究认为这种荧光造影技术可以成为预防BDI的新方法。在一些前瞻性研究[17-18]中则发现，应用荧光造影能够在术中更快、更准确地识别胆道结构。Dip等[19]近期的一项随机试验中显示，LC中荧光组对显示肝外胆道各结构的效果均明显优于白光组（P＜0.05），特别对于胆囊管、胆总管以及二者连接处的识别（P＜0.01） （见表1）。这些研究均强调了ICG用于胆道造影的可行性，有望成为预防BDI的新途径，如前所述，BDI主要由于术者对解剖结构错误识别造成，早期提出的IOC通过增强胆道系统显影率来增强解剖视野，ICG也是这样的原理。

表1 ICG荧光显像与白光显像的比较

IOC是传统推荐用来预防BDI的较可靠技术，其和ICG同为术中胆道造影技术，为鉴定出更适合作为常规预防BDI的操作，研究者们从各方面对二者进行了比较，如表2所示，一系列研究均显示ICG在胆管造影方面的作用不劣于IOC，甚至还具有IOC所没有的优点，比如在可行性方面，ICG始终高于IOC[8，17，20-21]，因为IOC的操作难度比ICG大，需要通过暴露胆囊管后将其切开进行插管注射造影剂，这本身也有发生BDI的风险，而ICG仅需术前通过静脉注射即可。此外患者对ICG的过敏率非常低[9]，这也是其更易实施成功的原因。在手术用时方面，因为ICG操作简单，故其所需时间也明显少于IOC[8，20-22]。Dip等[8]的研究中还提到了二者在医疗费用上的差异，ICG的花费少（P=0.0001），这大大减轻了患者的经济负担。ICG和IOC对胆总管的显像率差距并不明显。在胆囊管显像方面，Osayi等[21]的实验显示ICG对胆囊管的显像率显著高于IOC（P＜0.001），但最新的一项随机对照研究[20]认为二者对胆囊管的显像率并没有显著差异（见表2）。除此之外，ICG还是一项安全无辐射的检查，也不需要影像介入科室的协助，仅通过荧光显像系统即可完成造影，传统荧光显像系统的荧光界面与白光界面是分开的，需要术者操控腹腔镜上的按钮进行切换，新改进的荧光显像系统实现了荧光界面与白光界面的重叠，更加符合实时反映术中情况的需求[23]。

表2 ICG荧光造影与IOC的比较

在Dip等[24]的一项有关外科医师对ICG荧光造影技术的调查中，仅12%的人表示会常规使用IOC，而70%的人认为应将ICG作为LC的常规操作。鉴于ICG在多方面均体现出了它的优势，外科医师对ICG的接纳程度也较高，有人提出用ICG替代IOC作为常规LC术中预防BDI的操作，但这存在几个问题：（1）ICG是否能够降低BDI发生率并没有得到证实，这需要基于一个很大的样本量；（2）ICG穿透能力有限，仅5～10 mm[25]，对于炎症水肿或者肥胖的患者，其胆道的显像率会因此受到影响；（3）IOC除了预防和诊断BDI之外，还有检测胆总管结石的作用[7]，而ICG对于胆总管结石的检出能力非常薄弱，如果用ICG替代IOC，很可能漏掉伴有胆总管结石的患者，对患者预后造成影响。不过对于这个问题，外科医师可以通过常规术前行MRCP检查来弥补它的不足，毕竟MRCP对胆道系统敏感度也非常高，且是一项无创的检查。

针对上述IOC存在的缺陷，也有文献指出腹腔镜超声技术（LUS）同样能加以弥补。腹腔镜超声是一项把腹腔镜和超声融合在一起的设备，术中通过超声探头扫描可以探查到腹腔镜下无法直视的结构。一些文献报道，LUS在识别胆道结构和胆总管结石方面敏感性与IOC相当[26-27]，在操作上比IOC更安全简便[28]。但缺点是LUS的学习曲线陡峭，操作者一般很难在短时间内掌握超声的相关技术[26]，有研究统计，资历较浅的年轻医师至少需实践10～30例LUS相关手术才能基本掌握和应用[27，29]。因此将LUS作为术中预防BDI常规操作的提议并没有得到广泛认同。

2 ICG的不同应用方式

ICG在LC中的使用方式主要分为静脉注射和胆囊内注射两种，分别对两种方式进行研究，发现它们存在各自的优势与不足，目前还没有关于比较这两种方式在LC中应用的对照研究。

2.1 术前静脉注射

术前静脉注射是最早应用于荧光胆道造影中的方法，由于其具有操作简便，不会增加手术时间和难度，ICG漏出污染腹腔的风险低等优势，大多数学者选择对此方式进行研究。与此同时，研究者们意识到该途径面临的不足——滞留在肝脏中的ICG会产生强烈的荧光背景信号，这会干扰术中对胆道解剖的识别。要想降低肝脏荧光背景对视觉的影响，必须找到在实际可行范围内胆道与肝脏荧光信号强度的最大反差。影响荧光信号强度的因素有很多，比如用药的剂量与时间，药物对不同患者的穿透力、近红外光照射的距离、腹腔镜与组织间形成的夹角等等[30]，其中用药的剂量和时间是相对影响较大且最可控的因素。但目前的研究中对于最佳用药时间、剂量的选择仍存在争议。

早期Verbeek等[23]的实验中发现，不同的用药时间与剂量对胆总管本身的荧光强度并无显著差异，但胆总管与肝脏荧光强度比值之间的差异却具有统计学意义，这表明影响胆总管视觉效果的因素并不是它本身荧光强度的问题，而是受到肝脏荧光背景干扰的影响，实验最终结论得出在选择10 mg、术前24 h注射时，胆总管与肝脏的荧光强度比最大，是最佳用药方案。但是有人指出这个方案存在几个问题，比如实验中只选择了术前30 min和24 h两个极端时间点，不能排除最佳用药时间居于两者之间；此外，术前24 h给药在实际操作中实现起来很困难，随着微创技术的进步，部分LC手术已经成为日间手术，患者通常在手术当天才办理入院；对于可能行急诊手术的患者，也往往达不到术前24 h给药。在Zarrinpar等[25]实验中，用药时间缩短为术前10～180 min，用药剂量选择使用0.02～0.25 mg/kg的体重调整剂量，结果发现，随着给药时间的延长和给药剂量的增加，胆总管与肝脏的荧光强度比也逐渐增加，在0.25 mg/kg、术前180 min给药时比值达到最大。然而Boogerd等[31]在实验中有不同的看法，作者认为信号背景比不会随着给药时间的延长或给药剂量的增加无限制的增加，而应该是呈抛物线样的变化趋势，与前两个实验不同，该实验选择比较的是胆囊管与肝脏背景荧光强度比，结果发现，在选择5 mg、术前3～6 h注射时荧光强度比最大，而在24 h时强度比已有所下降（见表3）。

以上实验可以发现，适当延长给药时间可以减少滞留在肝脏的ICG数量，降低肝脏荧光信号强度，从而提高肝外胆道与肝脏信号强度的比值，但过分延长时间，会造成胆道内的ICG流失过多，反而降低比值。用药剂量方面也是同样的原理，对于如何选择单位公斤给药量与单次注射剂量，有学者认为单位公斤给药量更适应患者的多样性[30]。

值得注意的是，上述实验中采用的方法都是针对不同的用药方案，先量化各方案所得的荧光强度后再进行比较的，这是寻找ICG最佳使用方案相对理想的研究方法，但目前使用这种方法的研究还比较少，虽然有关ICG使用方案的研究中，ICG剂量0.025～0.250 mg/kg不等[31]，时间跨度也很大，但大部分研究方法是对某一用药时间与浓度的显像效果进行评价，这种方法缺少数据之间的对比性，且带有一定的主观色彩，会受到医师的资历、经验、感官等因素的影响。此外，从表3中可以发现，由于目前没有制定标准的荧光强度计算方案，各实验使用的荧光强度比计算软件和计算公式不尽相同，这导致了不同实验之间的数据难以比较，因此对于ICG最佳用药方案还需要进一步探索。

表3 ICG用药剂量与时间

2.2 胆囊内注射

此方法最早应用在开腹胆囊切除术和肝切除术中，它可以清晰的显示出胆道的走行，有利于术中分离胆道与周围结缔组织以及选择在恰当的位子离断胆囊管等[12]，不过当时操作的方法是通过胆囊管注射ICG，这有造成BDI的风险，尤其在腔镜下操作时，更考验术者对器械的控制能力。所以有学者提出通过胆囊内注射ICG进行胆道显影。Liu等[32]在建立的猪模型上首次试验了这种注射方式，实验发现该途径最大的优势在于不会产生强烈的肝脏荧光背景信号，同时保证了在ICG使用剂量方面更加的可控，它允许术中根据需要反复调整ICG用量，不用担心造成肝脏荧光信号随之增强。其次，没有肝脏信号的干扰，胆囊与胆囊床之间的界限也更加清晰，这有利于减少术中剥离胆囊时对肝脏的损伤。随后Liu等[33]和Graves等[34]在人体实验中也得到了相似的结论。不过在两项研究中，均遇到因胆囊管结石嵌顿而导致结石以下胆道不显影的情况，在Liu等[33]的研究中，还存在因胆囊穿刺处ICG的溢出污染腹腔导致荧光造影失败的案例。以上几项研究表明，胆囊内注射消除了肝脏背景信号的干扰，但它的操作难度比静脉注射大，需要术者掌握一定的穿刺缝合技巧。对于一些不可控因素如胆囊管结石等，也会导致肝外胆道的显像率大打折扣。如果未来能改进胆囊内注射时荧光剂渗漏的弊端，相信该方法在预防BDI方面有不错的前景。

3 荧光显像对困难胆道的识别应用

困难胆道是指各种因素造成的肝外胆道结构辨认困难（如炎症、BMI以及胆道解剖变异等），是导致BDI发生的重要原因。ICG荧光胆道造影是否有利于这一类病例中胆道的显影将成为降低BDI发生率的关键。在炎症对胆道显影率的影响方面，早期一些研究发现炎症对肝外胆道的显影率影响不大[2，8，35]，胆囊炎患者对胆囊管和胆总管的显影率均较高。但是近期Liu等[33]、Ankersmit等[36]的研究中显示，炎症下的胆囊管和胆总管显影率普遍偏低，大多数患者需要进行一定的解剖后才能获得较好的荧光信号，这可能与选择病例的炎症轻重有关，不过可以看出，即使炎症导致荧光胆道的显影率下降，但它总体显影率仍比白光组高（见表4）。在最近Agnus等[37]一项对IHU-IRCAD-EAES EURO-FIGS数据库中有关荧光胆道的数据分析发现，炎症对肝外胆道的显影率有显著影响（P＜0.0001）。在BMI对荧光胆道显影率的影响方面，Daskalaki等[2]、Dip等[38]的实验显示，BMI与胆道显影率无关；在Agnus等[37]对BMI的单变量分析中也发表了相同的观点，但随后Dip等[19]在一项随机实验中得出与之前研究相反的结论——每增加1单位BMI，肝外胆道显影率将下降6%，但总体是优于白光组的。在先天变异的胆道结构的识别方面，多个研究表示荧光胆道造影能够快速、准确的辨认出这些异常结构[2，16]，Ishizawa等[16]的实验中发现其敏感度与MRCP相当。

表4 胆囊炎与胆道显影率

上述研究表明，ICG荧光显像在困难胆道中的显影率的确会受到影响，但与白光下胆道的显影率相比，仍具一定的优势，这说明将ICG荧光造影作为LC的常规操作确实有降低BDI发生率的希望，尤其在困难胆道病例中，不过这还需要未来大样本的验证。

4 总结与展望

ICG荧光胆道造影是一种新的胆道显像技术，大量研究验证了它在LC中识别肝外胆道的可行性。与传统IOC相比，其对胆总管结石的识别相对薄弱，但在胆道造影方面更加安全、低价、高效和实时，在困难胆道手术中预防BDI的发生也起到一定的作用。然而该技术仍存在一些问题需要解决：（1）如何确定ICG最佳的给药时间及剂量？通过比较各实验之间量化的荧光强度是可取的方法，但需要增加各实验之间对比的可信度，这需要制定统一的标准，如荧光强度比计算公式、应用软件等；（2）ICG具有两种不同的给药方式，它们有各自的优缺点，寻找二者的最佳使用场景可以更大限度地发挥荧光胆道造影的优势；（3）经ERCP取石失败的胆总管结石患者，荧光胆道造影或许能为腹腔镜胆总管切开取石术中寻找胆总管提供更确切的线索；（4）目前有关荧光胆道造影的研究大部分是队列研究，未来还需要更多的随机实验加以验证。