吲哚菁绿荧光成像技术在腹腔镜结直肠癌手术中应用的研究进展▲

黎飞彤 徐 婧 王 帅 董陈诚 陆全强 张秋环 庞黎明

(1 右江民族医学院研究生学院,广西百色市 533000; 2 广西医学科学院、广西壮族自治区人民医院结直肠肛门外科,广西南宁市 530000; 3 中山大学附属第一医院广西医院普通外科,广西南宁市 530000)

【提要】 在腹腔镜结直肠癌手术中应用吲哚菁绿荧光成像技术,能够示踪原发肿瘤病灶及其转移灶,辨别肠系膜淋巴管和淋巴结,评估肠管吻合口血流灌注情况,从而提高手术质量和改善患者预后。笔者就近年来国内外关于吲哚菁绿荧光成像技术在腹腔镜结直肠癌手术中的应用情况进行综述。

结直肠癌是消化系统常见的恶性肿瘤之一,相关调查报告显示,2020年全球结直肠癌的发病率在所有恶性肿瘤中位居第3,死亡率位居第2[1]。结直肠癌患者的预后与诊治时机密切相关,临床上大部分患者在确诊时已处于疾病中晚期,但即使已发生肿瘤转移,手术仍是其主要的治疗手段[2]。吲哚菁绿具有安全性高、价格低廉等优势,研究表明,吲哚菁绿荧光成像技术具有可缩短结直肠癌手术操作时间、提高淋巴结清扫数量、减少吻合口漏发生、降低术后并发症风险、利于患者术后康复等优势[3-4]。随着微创技术与健康医疗服务理念的不断发展,腹腔镜结直肠癌根治术已在临床上广泛开展,而吲哚菁绿荧光成像技术在腹腔镜手术中的应用是结直肠外科领域的研究热点。本文就吲哚菁绿荧光成像技术在腹腔镜结直肠癌手术中的应用效果进行综述。

1 吲哚菁绿荧光成像技术的原理及特性

吲哚菁绿是一种具有两亲性的水溶性三碳箐染料,主要通过胆汁途径代谢,不通过肠肝循环,过敏反应和毒副作用较小。吲哚菁绿有黑白、绿色及彩色3种荧光模式,具有独特的量子谱,在750～810 nm波长的外来激发光照射下,发射出840 nm左右的近红外光,该发射光可被腹腔镜荧光系统实时捕捉,并在屏幕上呈现出荧光图像[5]。静脉注射吲哚菁绿时,其可快速与血液中的血浆蛋白(如白蛋白、球蛋白等)结合,结合率达到95%～98%;在肿瘤周围黏膜下或浆膜下层注射的吲哚菁绿,其可被淋巴管网吸收,并与淋巴管网中的白蛋白结合,随着淋巴系统引流汇集至淋巴结[6]。上述研究表明,吲哚菁绿荧光成像技术具有实时评估肠管血流灌注情况及示踪肿瘤、淋巴管、淋巴结等功能。

2 吲哚菁绿荧光成像技术在腹腔镜结直肠癌手术中的应用价值

2.1 肿瘤示踪 微创与精准是外科医师所遵循的手术理念与追求的目标,如何在术中准确判定肿瘤部位是腹腔镜结直肠癌手术的难点之一。肿瘤的精准定位是保证肿瘤根治性切除的重要前提,特别是对于早期且体积较小的肿瘤,尽管术前可通过CT、MRI或内镜检查定位肿瘤位置,但在腹腔镜手术过程中仍需利用器械触诊肠管,通过实际触感反馈,再次确认肿瘤区域[6]。传统的术中肿瘤定位方法是使用金属夹标记或印度墨水、亚甲蓝等染色定位,但金属夹容易移位或脱落,同时需靠术者触感确定钛夹位置,而腹腔镜缺乏实际触感的反馈,因此该方法较难普及[7];而传统的印度墨水、亚甲蓝等染色法若操作不当极易污染手术视野,影响肿瘤精准定位,甚至影响手术效果。

吲哚菁绿具有可见光和近红外荧光实时叠加的功能,不易造成术野污染,且具有肿瘤高通透性和滞留效应,吲哚菁绿经肠黏膜下注射,待黏膜下毛细淋巴管网吸收后,能够在腹腔镜荧光模式下精准定位肿瘤,可作为腹腔镜结直肠癌手术一种简单、安全的肿瘤定位方法[8-9]。研究表明,吲哚菁绿荧光成像技术在腹腔镜结直肠癌手术中显影效果较好的原因可能是吲哚菁绿优先在肿瘤中积聚,并能很快地从正常组织中清除,因此可以更准确地呈现出肿瘤边界和图像对比度[10]。

2.2 淋巴管、淋巴结示踪 淋巴结转移是结直肠癌常见的转移途径,也是导致结直肠癌患者死亡率较高的原因之一[11]。结直肠癌患者的生存期与pTNM分期密切相关,早期结直肠癌患者的5年生存率高达90%,而存在淋巴结转移的结直肠癌患者5年生存率仅为30%～60%[12]。区域淋巴结清扫是结直肠癌根治性手术的重要步骤,根据美国癌症联合委员会和国际癌症控制联盟指南要求,结直肠癌根治术至少需要清扫12枚淋巴结才能够获取准确的pTNM分期,淋巴结清扫数量是肿瘤切除手术质量的重要评价指标,亦是判断患者预后的重要指标之一[13]。然而,在存在淋巴结转移的结直肠癌患者中,有8%～12%的患者存在淋巴结跳跃性转移的现象[14],存在淋巴结跳跃性转移提示肿瘤具有较强的增殖活性,是患者预后不良的影响因素之一[15]。跳跃性转移的淋巴结在术中不易被发现,可导致患者术后肿瘤复发,甚至死亡风险升高[16]。因此,淋巴结的识别与定位对于提高淋巴结清扫率至关重要。

吲哚菁绿目前已被广泛应用于术中淋巴结显影,在乳腺癌、胃癌、甲状腺癌等肿瘤根治性手术的淋巴结清扫中均有应用,并取得了一定的临床效果[17-19]。吲哚菁绿荧光成像技术可对淋巴引流区域及淋巴结进行实时显影,有助于指导术中淋巴结清扫,提高总淋巴结及阳性淋巴结检出率。Nishigori等[20]对21例结直肠癌患者进行术前肠镜下肿瘤周围黏膜下注射吲哚菁绿,结果显示有18名(85.7%)结直肠癌患者肿瘤周围的淋巴管和淋巴结显影清晰,另外3例患者淋巴结未显影考虑与吲哚菁绿未充分注入黏膜下层有关。Chand等[21]在10例结直肠癌患者术中进行肿瘤周围浆膜下注射吲哚菁绿,结果发现所有患者均能够实时显影淋巴引流的途径,其中2例患者在标准淋巴结清扫范围外存在有荧光显示的淋巴结,且术后病理检查均证实为肿瘤转移淋巴结,提示吲哚菁绿荧光成像技术在淋巴结示踪方面具有较大优势。但也有部分学者认为吲哚菁绿荧光成像技术虽然能增加淋巴结检出率,但在阳性淋巴结检出率方面却无明显优势,其原因可能是肿瘤细胞破坏了淋巴结的结构及其输入淋巴管道,导致部分阳性淋巴结荧光信号低甚至不显影[22-24]。因此,今后仍需进行多中心、大样本量的临床研究以进一步探讨吲哚菁绿荧光成像技术对提高结直肠癌患者阳性淋巴结检出率的价值。此外,腹部手术患者术中损伤淋巴管可引起乳糜液渗漏,导致机体蛋白质和淋巴细胞持续丢失、代谢耗竭,以及全身感染易感性增加,而吲哚菁绿荧光成像技术可以清晰定位与显示结直肠癌患者的淋巴管,可用于预防术中淋巴管损伤,防治术后乳糜漏[25-26]。综上所述,吲哚菁绿荧光成像技术有助于提高结直肠癌患者术中淋巴结清扫效率,预防术中淋巴管损伤,防治术后乳糜漏。

2.3 吻合口血运的评估 吻合口漏是肠道外科手术常见的并发症之一。研究表明,结直肠癌患者术后吻合口漏的发生率为3%～15%,其中左半结直肠癌患者术后吻合口漏发生率较高,严重降低患者术后的生活质量,甚至导致不良预后[27]。因此,吻合口愈合良好是评估结直肠癌患者手术疗效及预后的关键因素。良好的血供是吻合口愈合良好的重要前提,因此,术中需准确判断肠管吻合口血运是否良好。既往医师多通过观察吻合口肠管色泽、肠系膜动脉搏动及边缘出血情况等指标判断吻合口血运,但这些判断指标均存在较强的主观性[28]。在腹腔镜结直肠癌手术中应用吲哚菁绿荧光成像技术,可以利用吲哚菁绿在血管内与脂蛋白(a)等血浆蛋白快速结合的特点,观察吻合口肠管的荧光显影状态,再根据Sherwinter评分系统评估吻合口血运情况,以获取较为客观的评价指标[29],必要时可改变吻合策略,进而降低术后吻合口漏的发生率[30]。目前已有多项研究对腹腔镜结直肠癌手术中应用吲哚菁绿荧光成像技术在评估吻合口血运的安全性、可靠性及临床价值等方面进行探索,结果表明吲哚菁绿荧光成像技术有助于降低结直肠癌患者术后吻合口漏的发生率[31-34]。由于吲哚菁绿荧光成像技术可以较为客观、准确地评估吻合口的血运情况,降低术后吻合口漏的发生率,改善结直肠癌患者的短期结局,《吲哚菁绿近红外光成像在腹腔镜结直肠癌手术中应用中国专家共识(2021版)》[35]亦推荐在腹腔镜结直肠癌手术中应用吲哚菁绿荧光成像技术。但有部分学者认为在腹腔镜结直肠癌手术中应用吲哚菁绿荧光成像技术仅利于客观评估吻合口血运情况,并未降低术后吻合口漏的发生率或总并发症发生率[23,36]。因此,在腹腔镜结直肠癌手术中应用吲哚菁绿荧光成像技术是否可降低术后吻合口漏的发生率及其具体机制仍需要进一步研究探索。

2.4 输尿管的显影 虽然在腹腔镜结直肠癌手术中输尿管医源性损伤并不常见,但是部分患者可能存在输尿管肿瘤侵犯、输尿管先天性解剖变异、盆腔粘连等情况,会增加术中输尿管医源性损伤的概率,导致术后感染、瘘管形成等并发症,严重者可造成患者肾功能损害,甚至危及患者生命[37]。因此,腹腔镜结直肠癌手术中精准识别输尿管的解剖部位,对于预防术中输尿管损伤的发生具有积极作用。既往临床上多采用输尿管插管进行定位,但此方法无法完全显示输尿管的解剖结构,效果有限。吲哚菁绿具有与输尿管上皮细胞中的蛋白质结合的特性,不需要对输尿管进行完全插管,仅需将输尿管导管的尖端插入输尿管口,将吲哚菁绿逆行注射到输尿管中即可实现输尿管可视化显影[38]。研究表明,吲哚菁绿荧光成像技术可精准定位输尿管和识别输尿管周围组织结构,即使术中存在输尿管损伤的高风险因素或在输尿管已损伤的情况下,吲哚菁绿荧光成像技术亦可起到一级预防或二级预防的积极作用,在一定程度上降低输尿管医源性损伤发生率,具有安全性高、精准性强等优点[39-40]。虽然吲哚菁绿输尿管注射安全有效,但其给药需要进行输尿管导管插管,而且要求手术人员具备一定的泌尿外科专业知识,可能会延长手术时间,因此目前尚未常规应用于临床[41]。

2.5 结直肠癌肝转移病灶的显影定位 结直肠癌血行转移的主要靶器官是肝脏,有10%～25%结直肠癌的患者首诊时即合并有肿瘤肝转移,且有25%的结直肠癌患者在术后出现肿瘤肝转移,即使结直肠癌合并肝转移患者可进行根治性切除,但术后肝转移瘤复发率仍较高[42]。经过化疗的结直肠癌患者肝脏可能存在干扰影像检查的情况,无法清晰显示微小肝转移病灶,这也是结直肠癌患者术后肝转移瘤复发率高的原因之一[43]。即使是术前影像学检查已发现的肝实质内小转移瘤,在术中仍较难定位,联合B超进行定位将耗费大量手术时间,还会增加麻醉及手术相关风险。研究表明,仅使用术中超声检测结直肠癌患者是否存在肝转移病灶,容易遗漏直径<3 mm的病灶,且肝脏表面下方存在约1 cm的浅表盲区,因此对于肝实质浅表病灶,其效果并不理想[44-45]。由于肝转移瘤不具备正常肝细胞的功能,其摄取和代谢吲哚菁绿的功能低下,且转移瘤压迫正常的肝组织,导致吲哚菁绿在转移瘤中的代谢过程相对延长,因此术中使用吲哚菁绿荧光成像技术时,肝转移瘤通常表现为环状荧光,这有利于术者发现微小的隐匿转移病灶,从而更精准地指导手术切除[46]。研究表明,吲哚菁绿荧光成像技术在腹腔镜手术中检测肝转移病灶较B超检查更具优势[47]。有学者比较术中B超检查与吲哚菁绿荧光成像技术在结直肠癌合并肝转移患者腹腔镜手术中检测肝转移病灶的效果,发现采用吲哚菁绿荧光成像技术可以检测出更多的肝脏微小转移病灶[48]。还有研究表明,在结直肠癌合并肝转移患者腹腔镜手术中应用吲哚菁绿荧光成像技术可明显降低患者术后1年肝转移瘤复发率,延长患者生存期[49]。但术中吲哚菁绿荧光成像技术存在难以区分肿瘤及其相邻肝段的情况,且吲哚菁绿荧光穿透深度只为8 mm左右,对于在肝实质深部的转移灶仍需联合术中B超检查寻找,二者联合检测可明显提高肝脏微小病灶的检出率[50]。

2.6 其他作用 光动力疗法是一种通过诱导活性氧产生和增强机体免疫反应,对肿瘤细胞进行特异性杀伤的治疗方法,而传统的光动力疗法由于穿透能力低而无法根除残余的肿瘤细胞[51]。研究表明,吲哚菁绿可增加光动力疗法在生物组织中的穿透深度,增强其抗肿瘤的能力[52-53],这为今后结直肠癌的治疗提供了新的思路。

3 吲哚菁绿荧光成像技术的局限性

吲哚菁绿具有组织靶向性高、相对分子量大、对光波敏感等优势,但是吲哚菁绿荧光成像技术也存在一定的局限性:(1)吲哚菁绿的荧光效率占荧光素比例的4%,虽然其穿透性较好,但由于结肠癌的淋巴回流系统复杂,且前哨淋巴结位于脂肪性结肠系膜,并受体质指数、中结肠系膜肥大、吲哚菁绿给药途径及最佳时机等诸多因素影响,限制了吲哚菁绿荧光成像技术在结肠癌前哨淋巴结监测中的应用价值[54-55];(2)虽然吲哚菁绿半衰期较短、毒性轻微,其过敏发生率仅为1/42 000,但吲哚菁绿内含有碘,故对于碘过敏者禁用[56]。

4 小 结

吲哚菁绿荧光成像技术在腹腔镜结直肠癌手术中的应用效果越来越受到人们的关注,其能够示踪肿瘤、识别胃肠道淋巴系统、实现组织血管可视化、辨别输尿管解剖结构,具有提升手术精准度、降低术中出血量和术后并发症发生率,以及缩短住院总时间等优势。但目前国内关于吲哚菁绿荧光成像技术在腹腔镜结直肠癌手术中的研究报告仍较少,尤其是吲哚菁绿荧光成像技术在淋巴管显影、光动力疗法,以及吲哚菁绿最佳使用时机、最佳使用剂量等方面的研究甚少。相信随着医疗技术的不断进步及临床经验的不断积累,吲哚菁绿荧光成像技术在我国结直肠癌手术中将会被挖掘出更大的潜力,为临床治疗决策提供更可靠的依据。