甲状腺手术中荧光显像技术保护甲状旁腺的应用进展

迟昊，李昆临，杨明宇，隋成秋，王宏博，白珂成，蓝东媛，张大奇

（吉林大学中日联谊医院 甲状腺外科/吉林省外科转化医学重点实验室/吉林省甲状腺疾病防治工程实验室，吉林 长春130033）

近年来甲状腺疾病的发病率不断升高，需行甲状腺手术治疗的患者量也在逐年增多，其术后并发症的发生率日益受到外科医师们的关注。甲状旁腺作为调节人体钙磷代谢的腺体，因其形态与周围脂肪及淋巴组织接近，致使术中难以将其区分。术中损伤及误切甲状旁腺继而引发的低钙血症是甲状腺术后常见的并发症，因此甲状旁腺的保护是甲状腺手术中的重点及难点。荧光显像技术因近年来被发现可以帮助术者术中保护甲状旁腺而受到越来越多的关注。荧光显像是指组织在特定波长的光照下发出荧光，通过显像设备再现组织内部荧光分布情况的显像技术，荧光显像主要分为自体荧光显像 （near-infrared autofluorescence imaging，NIRAF）和外源性荧光显像[1]。在甲状腺手术中，通过荧光显像可以识别甲状旁腺并判断其血供，为术中对甲状旁腺的保护提供了一种新的方法。

1 NIRAF

1.1 原理

甲状旁腺在785 nm 的近红外光照射下，可产生830 nm 的自体荧光，被探头捕获后经计算可将影像传至显示屏，将其可视化[2]。关于NIRAF 产生的机制目前尚不明确，有学者[3]认为其可能与钙敏感受体有关，理由是该受体在甲状旁腺的主细胞中数量较多而在甲状腺细胞中的数量较少，这便可以解释在自体荧光中，相比于甲状腺及周围组织，甲状旁腺的发出的荧光强度要更大。同时，有报道[4]发现在继发性甲状旁腺功能亢进症中，随着甲状旁腺钙敏感受体减少，其自体荧光强度也相应减弱。目前该假说尚未得到充分证实，有学者[5]也提出了分泌颗粒、卟啉衍生物等荧光团也可能与NIRAF 有关的观点。

1.2 设备

Fluobeam 800 系统和PTeye 荧光系统于2018 年被美国食品药品监督管理局（Food and Drug Administration，FDA）批准用于对甲状旁腺进行术中实时定位[6]。Fluobeam 800 荧光显像系统由一个具有两种光源（白光和近红外光）的滤波相机和一个实时显示的屏幕组成（图1A）。甲状旁腺组织经近红外光照射后发出荧光，并被滤波相机捕获，在屏幕上呈现为白色清晰的小斑点，使用时无需与组织接触[7]。De Leeuw 等[8]应用该系统观察甲状旁腺，发现其对于甲状旁腺的识别特异性可达80%，证实了Fluobeam 800 系统用于观察甲状旁腺荧光显像的可行性；另一种显像系统是有声音反馈的光纤维探针接触式的PTeye 荧光系统，在探针接触到甲状旁腺后会产生声音反馈，在小的手术切口使用时更加方便，且对发现异位甲状旁腺更有优势[9]（图1B）。目前国内多用手持便携式探头对甲状旁腺进行黑白成像，在使用时，将相机置于术野上方约10～15 cm 处，收集甲状旁腺发出的荧光并将其显像。在该模式下，甲状旁腺多显示为白色椭圆形信号，且信号强度明显高于甲状腺及周围组织的信号[10]。

图1 设备 A：Fluobeam 800荧光显像系统；B：PTeye荧光系统Figure 1 Equipment A: Fluobeam 800 fluorescence imaging system; B: PTeye fluorescence system

1.3 应用及效果

NIRAF 在甲状腺手术中主要用于对甲状旁腺进行识别。McWade 等[5]于2014 年首次在人体甲状腺切除术中运用NIRAF 对甲状旁腺进行显像，并发现在分化型甲状腺癌的患者中，甲状旁腺的识别率可高达98%（56/57）[11]。国内Huang 等[12]发现相较于传统手术肉眼观察甲状旁腺，NIRAF 的使用可以识别出更多数量的甲状旁腺（195 枚vs. 161 枚）及有效降低了甲状旁腺的误切率（2.0%vs.18.0%）。在术中识别甲状旁腺的同时，为了解其血运情况， 有学者[13]将NIRAF 与吲哚菁绿（indocyanine green，ICG）联合应用于甲状腺手术，术中根据腺体的血供情况决定是否进行自体移植。结果表明，与传统开放手术相比，该方法可提高甲状旁腺的识别率，并可显著降低术后甲状旁腺功能减退的发生率[13]。

1.4 局限性

NIRAF 的局限性除在观察时需关闭手术室灯光外，其荧光信号的强弱也易受多个因素的影响。BMI、血中维生素D 水平、血钙水平均可影响甲状旁腺的自体荧光强度。此外，由于NIRAF 并不具有很强的组织穿透力，当甲状旁腺被其他组织覆盖或者解剖位置较深时，其发出的荧光易被术者忽略，影响了NIRAF 的准确性[5,11,13]。同时，甲状旁腺的周围组织，如甲状腺、脂肪组织均可以产生荧光效果，即术中有产生假阳性结果的可能，这便对NIRAF 的识别结果产生干扰[13-14]。同时，不同的观察设备，其对于甲状旁腺的敏感性及设备本身性能的差异同样会对观察结果造成影响。因此，尽管NIRAF 识别甲状旁腺的作用是值得认可，但其临床影响尚不明确[15]。

2 外源性荧光显像剂ICG

2.1 原理

ICG 是常被用于外科手术中的外源性荧光显像剂，在人体ICG 的安全剂量为5 mg/kg，于1959 年被FDA 批准在临床使用[16-17]。ICG 经静脉注射后可与血液中的脂蛋白迅速结合，经肝脏代谢后随胆汁排出体外，其在血液中的半衰期为3～5 min[18]。ICG 在750～800 nm 的近红外光照射下可发出散射光，该散射光可在832 nm 处达到峰值，基于其独特的理化及光学性质，可用于术中对于特定组织进行识别并且判断其血供情况[19]。

2.2 设备

ICG 成像设备包含激发光源、滤光器以及图像处理器等，不同设备其成像原理不一。2005 年，Novadaq Technologies 的SPY 成像系统获得FDA 的批准，应用于冠脉造影，术者可通过ICG 血管造影评估心脏移植后血管的通畅性[20]。目前应用于甲状腺手术的成像设备主要是SPY 成像系统以及达芬奇机器人手术中的Firefly 系统。

2.3 应用方法及效果

2.3.1 识别甲状旁腺 在静脉注射一定剂量的ICG后，相较于甲状腺及周围组织，甲状旁腺会提前发出荧光，并以此对其进行识别并观察，其提前发出荧光的原因可能与腺体的血供有关[21]。Suh等[22]于2014 年首次将ICG 应用于检测狗的甲状旁腺组织并得出观察狗甲状旁腺的最佳ICG 浓度；2016 年，Vidal Fortuny 等[23]在传统开放甲状腺手术中，应用ICG 识别人体正常的甲状旁腺组织，并有试验发现其对甲状旁腺的检出率可高达95% 以上[24-25]。相较于上位甲状旁腺，下位甲状旁腺的解剖位置易多变，故ICG 对于下甲状旁腺的识别更有临床意义[21]。Makovac 等[26]对17 例患者术中在用肉眼对甲状旁腺进行识别后，再使用ICG 对甲状旁腺进行显像识别，结果发现后者可以帮助术者识别出更多的甲状旁腺。

Park 等[27]在注射ICG 后，发现甲状腺发出的荧光会干扰甲状旁腺的识别，因此，有学者[28]提出可通过在静脉注射ICG 前结扎甲状腺下动脉的方法，避免甲状腺发出荧光，但目前这种方法临床应用较少，缺少数据支持，有待进一步研究。此外，减缓ICG 的注射速度以及联用纳米炭等方法均可有助于降低术中甲状腺的荧光强度，使甲状旁腺和甲状腺之间荧光强度有显著的对比差异[29]。

在腔镜手术中，ICG 在甲状旁腺与周围组织之间的荧光强度差异有助于术者识别甲状旁腺[30]。Liang 等[31]对60 例行经口前庭入路甲状腺切除术（transoral endoscopic thyroidectomy via vestibular approach，TOETVA） 的患者进行回顾性分析，在纳入评估的158 枚甲状旁腺中，应用ICG 共检出甲状旁腺135 枚（85.4%），证明了ICG 在该术式中可有效识别甲状旁腺。在机器人甲状腺手术中，Ouyang 等[29]根据是否术中使用ICG，将81 例甲状腺乳头状癌的患者进行分组，术后结果显示，ICG 组中甲状旁腺的平均识别数量明显多于对照组[（3.74±0.45） 枚vs. （3.15±0.55） 枚，P＜0.001]。因此，ICG 在腔镜和机器人甲状腺手术中对于甲状旁腺的识别具有一定的帮助作用。

在甲状腺手术中，通常将25 mg 的ICG 粉末溶解于10 mL 的生理盐水进行稀释，在暴露甲状腺后，通过静脉途径注射2 mL 浓度为2.5 mg/mL 的ICG 溶液，约30～60 s 后，可通过显像设备观察ICG的摄取情况[32-33]。研究[21,23,34]发现在机器人辅助腔镜下甲状腺全切术中，在注射不同剂量的ICG 后，甲状旁腺发出荧光的时间各不相同，且当注射剂量为0.17 mg/kg 时，可以观察到最佳的显像效果。

2.3.2 评估甲状旁腺血供及术后功能性预测 ICG 显像效果与组织的血供情况有关，有研究[13,32,35]发现甲状旁腺ICG 的摄取程度与术后血中PTH 水平呈正相关，对术后患者甲状旁腺的功能具有一定的预测作用。

目前常见的甲状旁腺术中血供评估方法是“三分法”[23]，即对摄取ICG 后甲状旁腺的颜色进行0～2 分的视觉评分：0 分，甲状旁腺呈黑色，表明腺体血供情况差；2 分，甲状旁腺呈白色，表明腺体血供良好；1 分，提示甲状旁腺的血运情况介于上述两者之间。费媛等[1]术中根据得分情况对甲状旁腺采取不同的处理措施：对于评分为0 分的甲状旁腺采取自体移植；若评分为2 分，则采取原位保留；当评分为1 分时，则再次静脉注射3～5 mL相同浓度的ICG 溶液进行评估，第二次评分为0 分、2 分时，处理原则与第一次相同，若评分仍为1 分，则需术中实时观察甲状旁腺的颜色，若颜色无明显变化则原位保留，若颜色变深时则挑开甲状旁腺被膜进行观察，颜色逐渐变浅则原位保留，颜色不变则行甲状旁腺自体移植。文中同时发现与术中用肉眼对甲状旁腺的血供进行判断相比，该方法可有效减少术后甲状旁腺功能减退的发生（5 例vs. 13 例，χ2=5.079，P=0.024），而对于术后永久性甲状旁腺功能减退而言，两组患者的数据并无统计学意义（0 例vs. 1 例，χ2=1.000，P=0.317），笔者认为该方法证实了术中甲状旁腺荧光信号的强弱对于术后的甲状旁腺的功能具有一定的预测意义。然而，有学者[13]指出该评分法的不足：即当发现甲状旁腺的荧光图像为灰、黑色时，术者很难在术中应用该方法对甲状旁腺血供情况进行准确打分，且该评分法很大程度上受术者主观性的影响。

在ICG 与术后低钙血症相关性的研究中，Lang等[24]将甲状旁腺与气管最大荧光强度之比定义为最大荧光强度，并对行甲状腺手术的70 例患者术中使用ICG 进行荧光显像。结果发现最大荧光强度＞150%的患者术后无低钙血症发生，而最大荧光强度≤150%的患者术后有9 例发生低钙血症，证明了ICG 荧光显像效果对术后低钙血症的发生有一定的预测作用。然而Zaidi、Razavi 等[35-36]发现ICG 组患者与行常规治疗的对照组患者术后血钙水平无显著差异，该结论同样在Alnehlaoui 等[37]试验中得到验证。因此，ICG 的摄取程度与术后血钙水平的关联性尚有争议，这可能与术后患者的补钙方案有关[29]。

综上，ICG 使甲状旁腺的血供情况得以可视化的价值是值得肯定的，而对患者术后腺体功能性的预测作用目前尚存争议。因为在依据评分结果去决定术中是否进行甲状旁腺自体移植时，除术者在判断血供情况时的主观性因素外，术者的以往手术经验以及对该技术的掌握程度也成为影响最终决策的因素，即术中是否对甲状旁腺进行自体移植是经过术者的综合性判断，而非单独由术中对甲状旁腺血供的“评分法”的分数值决定。同时有文献[36,38]报道该方法可能造成不必要的甲状旁腺自体移植，从而进一步影响术后患者的甲状旁腺激素及血钙水平，减少了对术后甲状旁腺激素的预测意义。

2.4 局限性

在应用ICG 进行显像时，同样可能会出现假阳性结果[33]；研究[13,35]分别对既定的甲状旁腺术中进行ICG 荧光显像，发现其假阴性率分别达到19%（15/78）和16%（14/85）。Rudin 等[39]试验发现ICG对于甲状旁腺血供评估的准确度和敏感度仅为63%和72%。然而ICG 显像中假阴性、假阳性结果的出现不仅仅与ICG 对组织的敏感性有关，组织的血供情况、助手的操作以及术者的主观判断等都是不可忽视的因素。此外ICG 溶液中含有碘化钠，因此对于碘过敏的患者术中应避免使用[40]。关于ICG 剂量的标准方案尚未统一，仍需多中心大样本的随机临床试验来进一步验证[28]。

2.5 其他外源性染色剂显影

除常用的ICG 荧光显像外，低剂量亚甲蓝（methylene blue，MB） 以及5-氨基乙酰丙酸（5-aminolevulinic acid，5-ALA）也可用于甲状腺手术中的荧光显像[41-42]。

研究[43]发现当MB 稀释到一定浓度后，便可作为一种荧光团，在激发光的照射下，发射波长约为700 nm 的散射光，经处理后将其可视化，且低剂量MB 所发出的散射光不被人眼识别，故可避免术中注射高剂量MB 所带来的术野干扰影响及MB中毒反应。5-ALA 是体内合成血红素的前体物质，原卟啉IX（protoporphyrinIX，PpIX）为其中间代谢产物，5-ALA 本身并非光敏剂，而PpIX 却有强光敏作用，当特定组织内的有大量的PpIX 积聚时，在一定波长的激发光照射下，即可发射出红色荧光[44]。在目前的研究中，低剂量MB 及5-ALA 发出的荧光多通过Fluobeam 荧光系统及手持式荧光实时成像仪等设备的可视化处理，使术者观察到其显像荧光。

Antakia 等[45]发现在动物体内注射低剂量MB（0.025 3 mg/kg）后，甲状腺和甲状旁腺均可观察到荧光，且甲状旁腺衰减速度要快于甲状腺，并提出可利用这一特点，对甲状旁腺进行识别；van der Vorst 等[46]于2014 年首次证明低剂量MB 可作为荧光显像剂用于术中甲状旁腺的识别，Hillary 等[43]发现0.4 mg/kg 为低剂量MB 对甲状腺和甲状旁腺进行显像的最佳剂量。

Takeuch 等[42]发现5-ALA 诱导的荧光可以在甲状腺手术中识别甲状旁腺。Suzuki 等[47]令嘱行甲状腺手术的患者术前5 h 口服5-ALA（20 mg/kg），术中在充分暴露甲状腺后，在405 nm 的紫蓝光照射下，可观察到甲状旁腺发出红色荧光，以此可与周围组织相鉴别。有研究[42]对患者（n=25）应用5-ALA 术中对甲状旁腺进行识别，证实了这种方法对甲状旁腺的鉴别作用。Dolidze 等[48]对226 例患者术前2 h 给予30 mg/kg 剂量的5-ALA，对术中甲状旁腺进行实时显像，结果发现仅4 例（1.8%）出现一过性甲状旁腺功能减退，且术后随访未发现有永久性低钙血症的发生，证实了该方法对预防甲状旁腺功能减退的发生有一定的帮助作用。

尽管低剂量MB 可以减少大剂量时的副反应，但仍存在较多的不良反应，目前不推荐将MB 应用于甲状腺手术中正常甲状旁腺的辨认[49]。同样因5-ALA 可引起光毒性反应，患者必须在48 h 内免受直接光照射等局限性，目前在临床中应用并不广泛[50]，然而有文献[51]表明PpIX 在人体中48 h 内会被清除，未见严重的副作用。目前该药物的适应证主要用于治疗皮肤肿瘤、感染性皮肤病、炎症性皮肤疾病，在甲状腺外科中应用较少[52]。综上，低剂量MB 以及5-ALA 对甲状腺手术荧光显像具有一定的效果，但由于副作用较大等局限性，目前未在临床上广泛应用。

3 NIRAF与外源性荧光显像的对比研究进展

目前低剂量MB 和5-ALA 在临床上应用于保护甲状旁腺的文献报道仍较少，静脉注射ICG 仍是甲状腺手术外源性荧光显像的主要方法。NIRAF 和ICG 尽管在甲状腺手术中均可以提高术者对甲状旁腺的识别率，但在一些临床应用上也存在着优劣之分。Kahramangil 等[25]试验发现，相比于ICG，NIRAF 的使用可以更加快速准确地帮助术者术中识别甲状旁腺（32/62vs. 4/63，P＜0.001）。有文献[53]表明NIRAF 对于甲状旁腺的识别作用要比ICG 更有优势，而对于甲状旁腺周围血供，ICG 的显像效果要NIRAF 更好。此外，由于ICG 含碘，因此对于碘过敏或者肾功能不全的患者应用荧光显像时，NIRAF 可能是个更好的选择。

4 小结与展望

综上所述，在甲状腺手术中，相较于其他显像方法，甲状旁腺的荧光显像技术目前仍以NIRAF和ICG 为主，其中，前者主要用于甲状旁腺的识别，而后者可在识别的同时，判断甲状旁腺的血供情况，并对其术后功能性预测有一定的帮助作用。然而荧光显像也存在如主观性过强等局限性，在ICG 的剂量用法上仍没有统一的标准，且在腔镜和机器人甲状腺手术中关于荧光显像的文章相对较少，国内对于荧光显像的研究目前仍处于初步阶段。对此，显像设备的创新及不同荧光显像方法的联合应用对于甲状旁腺的保护可能会有更重要的意义。

利益冲突：所有作者均声明不存在利益冲突。

作者贡献声明：迟昊负责文稿写作及修改，李昆临、杨明宇、隋成秋、王宏博负责搜集文献，白珂成、蓝东媛负责文稿修改，张大奇负责指导审阅文稿。