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.2013年9月；10(9):507-18.
doi:10.1038/nrclinonc.2013.123。 Epub 2013年7月23日。

近红外荧光图像引导肿瘤手术

亚历山大·瓦尔梅耶尔 1, 梅尔利恩·赫特曼, Joost R van der Vorst公司, 科内利斯·J·H·范·德·维尔德, 约翰·弗兰吉奥尼
附属公司
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近红外荧光图像引导肿瘤手术

亚历山大·瓦尔梅耶尔等。 Nat Rev Clin Oncol公司. 2013年9月.

摘要

当外科医生被授权以比当前标准更快、更好、更低的成本进行手术时，手术范式发生了转变。利用不可见近红外（NIR）荧光灯（700-900 nm）的光学成像技术具有改善癌症手术结果、缩短患者麻醉时间和降低医疗成本的潜力，这主要得益于其相对于可见光的对比度和组织穿透深度的提高。因此，过去几年见证了该领域验证概念的临床试验的爆炸式增长。在这篇综述中，我们介绍了癌症手术中NIR荧光成像的概念，检查了迄今为止的临床试验文献，并概述了与成像系统和对比剂优化相关的关键问题。尽管近红外成像技术似乎优于许多传统成像技术，但将其纳入癌症患者的常规护理取决于严格的临床试验和验证研究。

PubMed免责声明

利益冲突声明

财务申报单

火炬™这项技术由贝丝以色列女执事医疗中心（Beth Israel Deaconess Medical Center）拥有，该中心是哈佛医学院的一家教学医院。它已获得FLARE基金会的许可，该基金会是一个非盈利组织，致力于促进医学成像技术的传播，以供研究和临床使用。Frangioni博士是FLARE的创始人和主席™基金会。Beth Israel女执事医疗中心将获得FLARE销售的特许权使用费™技术。Frangioni博士已选择交出他作为发明家应有的售后版税，并已选择将上市前的收益捐赠给FLARE基金会。Frangioni博士创办了三家营利性公司，分别是Curadel、Curadel ResVet Imaging和Curadel Surgical Innovations，这些公司有一天可能会成为FLARE的非决定性子许可方™技术。

数字

图1
图1。近红外荧光成像机理
静脉、局部或实质内注射NIR荧光造影剂。在手术过程中，使用所需形状因子的NIR荧光成像系统对药物进行可视化，即在开放手术的手术区域上方，或包裹在纤维镜内进行最小程度的无创手术和机器人手术（显示开放手术形状因子）。所有系统必须具有足够的近红外激发光、收集光学元件和过滤装置，以及对近红外荧光发射光敏感的摄像机。最佳成像系统包括手术野的同时可见光（即白色）照明，可与NIR荧光图像合并。外科医生显示器可以是多种形式之一，包括标准电脑显示器、护目镜或墙壁投影仪（显示显示器的形式）。当前的成像系统在足够的工作距离下工作，使外科医生能够进行手术并照亮相当大的手术区域。
图2
图2。术中NIR荧光成像示例
a。皮肤黑色素瘤患者使用NIR荧光成像进行SLN定位的示例。显示的是彩色图像（左）、NIR荧光图像（中）和伪彩色（浅绿色NIR荧光）两者的融合（右）。淋巴管（箭头）和前哨淋巴结（箭头）可以通过皮肤和实时（顶部面板）清晰识别。在肿瘤周围注射1.6 mL与人血清白蛋白混合的1000μM ICG 15分钟后，使用800 nm NIR荧光成像证明SLN（底部面板）的识别。所有图像均使用微型火焰成像系统实时采集。近红外激发通量率约为8 mW/cm2相机曝光时间为10毫秒。比例尺代表1厘米。经允许复制。b。卵巢癌患者下腹部手术期间输尿管NIR荧光成像实例术中输尿管成像（箭头所示），给药1 mg/kg亚甲基蓝后45分钟。显示的是彩色图像（左）、700 nm近红外荧光图像（中）和用迷你FLARE成像系统采集的两者（右）的伪彩色（灰绿色近红外荧光）合并。近红外激发通量率约为1 mW/cm2相机曝光时间为150毫秒。比例尺代表1厘米。经允许复制。c。口服5-ALA诱导的PpIX在多形性胶质母细胞瘤（+）切除术中的脑手术荧光成像示例显示白光图像（左）、可见荧光图像（中）和叠加在白光图像上的定量荧光图像（右）。经许可复制。
图3
图3。近红外荧光造影剂的给药、生物分布和清除
静脉注射NIR荧光团后NIR荧光成像四个关键阶段的示意图（顶排）和临床示例（中排）。上下：从左到右显示随时间变化的不同阶段：首先，使用NIR荧光探针。例如，静脉注射后，在血管系统中可以看到NIR荧光信号（第二个面板）。然后，对比剂分布到身体的所有组织（第三个面板），但目标仍然被遮挡。在足够的清除时间（右侧面板）后，目标和周围组织之间的对比度达到了足够的程度。底部：左：给药近红外荧光造影剂。第二组：在用于乳房重建手术的腹部组织瓣的血管系统中观察到ICG荧光。第三组：肝脏中ICG荧光分布。右侧面板：随着时间的推移，ICG从肝脏清除，显示结肠癌转移（箭头所示）。所有面板上都显示了NIR荧光和使用微型火焰成像系统采集的彩色视频的伪彩色（灰绿色）融合。比例尺表示1厘米。最下面一行：服用5-ALA后NIR荧光成像的四个关键阶段示意图，从左到右显示了不同的阶段：首先，口服非荧光5-ALA（第一组）。通过胃肠道被血液吸收后，该物质积聚在肿瘤细胞中（第二组），在那里代谢为荧光原卟啉IX（第三组）。新陈代谢后，可以使用原卟啉IX固有的荧光特性来可视化肿瘤分界（第四幅图）。
图4
图4。NIR荧光成像单独或与其他成像模式相结合
左面板：在本例中，可以使用NIR荧光成像定位两个深度达5-8mm的浅定位目标。然而，仅使用NIR荧光成像，深度为25mm的较深目标是不可见的。中间面板：结合NIR荧光成像和放射性闪烁成像，可以显示所有三个目标。然而，放射性闪烁成像的空间和时间分辨率较差。一旦去除覆盖的组织，按照放射性闪烁照相术的指导，NIR荧光可用于更精确的图像引导（另请参见图2）。右面板：术中超声可以显示位于组织内较深处的靶点，但由于高声反射，无法找到表面定位的靶点。然而，这些表面靶点可以通过NIR荧光显示，从而补充术中超声检查。值得注意的是，超声探头必须与被成像的组织直接接触，因此无法与NIR荧光同时成像。
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