吲哚青绿（ICG）在腹腔镜手术中增强荧光的临床应用

概要
背景
最近已经实现了视频成像的主要发展：其中，高清晰度和3D成像系统的使用以及最近的吲哚菁绿（ICG）荧光成像正在成为外科手术期间术中决策的主要贡献。本研究的目的是介绍作者使用ICG荧光成像的不同腹腔镜手术的经验。

患者和方法
进行了108例ICG增强荧光引导腹腔镜手术：52例腹腔镜胆囊切除术，38例结肠直肠切除术，8例活体肾切除术，1例腹腔镜自体肾移植术，3例黑素瘤腹股沟髂骨/闭孔淋巴结清扫术，以及6例错误手术。结构的可视化由连接到30°10mm范围的高清立体摄像机提供，该摄像机配备有特定透镜和发射可见光和近红外（NIR）光的光源（KARL STORZ GmbH＆Co.KG，Tuttlingen，德国）。在注射ICG后，该系统投射了血管和器官中血流的高分辨率NIR实时图像以及突出的胆汁排泄。

结果
没有报告过内部或注射相关的不良反应，并且总是清楚地识别胆道/血管解剖结构。成像系统提供了宝贵的信息，可以进行安全的胆囊切除术，并确保为结肠切除术，肾切除术或寻找淋巴结提供足够的血管供应。没有胆管损伤或吻合口漏。

结论
根据作者的经验，ICG荧光成像系统似乎简单，安全且有用。鉴于其不同的诊断和肿瘤学能力，该技术很可能在不久的将来成为标准。需要进行更大规模的研究和更具体的评估，以确认其作用并解决其不利之处。

关键词：腹腔镜手术，吲哚青绿（ICG）增强荧光，近红外光（NIR），胆囊切除术，结直肠切除术
在过去的几年中，已经实现了极小手术视频成像的主要发展：高清晰度（HD）以及三维（3-D）系统的使用已被证明能够提高外科医生的表现，因此，患者安全[1-4]。

最近，在腹腔镜手术中引入了吲哚菁绿（ICG）增强荧光，以改善视野，并在手术过程中提供详细的解剖信息[5,6]。

ICG自50年代后期[7-9]用于测量心输出量[10,11]，用于研究视网膜血管的解剖[7]，并测量肝硬化肝切除术前的肝功能储备[ 12。

染料ICG可以注入人体血液中，几乎没有副作用[13]。一旦用近红外（NIR）光谱（约820nm）[14]或激光束[15,16]中的特定波长光激发，ICG就会变得发荧光。可以使用特定的范围和照相机检测荧光，然后将其传输到标准监测器，以允许识别染料存在的解剖结构（即胆管，血管，淋巴结等）。

在本文中，作者介绍了使用ICG增强荧光的不同腹腔镜手术的经验。

患者和方法
从2013年1月至2014年5月，在Insubria大学（意大利瓦雷泽）的外科和形态学系的微创外科研究中心进行了108次ICG增强荧光引导腹腔镜手术。

其中包括52例腹腔镜胆囊切除术，包括症状性结石或急性胆囊炎，良性和恶性疾病的38例结直肠切除术，8例活体肾切除术，3例下颌骨 - 髂骨/闭孔淋巴结切除术治疗下肢黑色素瘤，1例腹腔镜自体肾移植术动脉移植和六种杂项手术（见下文）。

所有程序均使用吲哚菁绿（ICG-Pulsion，Pulsion Medical Systems，Munich，Germany）进行，根据程序用盐水溶液或白蛋白稀释。一旦在手术室中制备溶液，根据患者的体重和临床情况将其以特定浓度注射到外周静脉或肿瘤周围区域（见下文）。

吲哚菁绿
吲哚菁绿是无菌的阴离子水溶性但相对疏水的三羰花青分子，分子量为776道尔顿。

ICG染料是由柯达研究实验室于1955年开发用于近红外（NIR）摄影，并于1959年被FDA批准用于临床[13]。

静脉注射后，ICG迅速与血浆蛋白结合，尤其是脂蛋白，并且最小程度地渗入间质。没有已知的代谢物。 ICG通过肝脏快速提取而无需改变，并且几乎完全由肝脏排出，在注射后约8分钟在胆汁中未结合，取决于肝脏血管化和功能[13,17]。

当注射到血管外时，ICG与蛋白质结合并在淋巴中发现，通常在15分钟内到达最近的引流淋巴结。 1-2小时后，它与区域淋巴结结合，沉积到巨噬细胞[18-20]。

标准临床使用的常用剂量（0.1-0.5 mg / ml / kg）[13]远低于毒性水平。

ICG在使用激光束[15,16]或近红外（NIR）光在约820 nm和更长的波长[14]激发后变为荧光，吸收峰值约为807 nm，发射峰值为大约822 nm [13]。可以使用专门指定的示波器和相机检测ICG释放的荧光。

腹腔镜设备
在所有情况下，使用腹腔镜系统（KARL STORZ GmbH＆Co.KG，Tuttlingen，Germany）。成像由高端全高清摄像系统（IMAGE 1 SPIES™，KARL STORZ）产生，该系统连接到具有30°方向场和10 mm直径的腹腔镜，配备有特定滤波器，用于最佳检测NIR荧光和白光无需手动切换。强大的氙光源（D-LIGHT P SCB，KARL STORZ）提供可见光和近红外激发光。从标准光切换到NIR由外科医生通过踏板控制。

标准和近红外光的可视化通过专业图像增强系统（IMAGE 1 SPIES™系统，KARL STORZ GmbH＆Co.KG，Tuttlingen，德国）得到改善，提供可调节的可视化模式，可根据外科医生的喜好进行选择。

时间和ICG剂量
所使用的时间和ICG剂量的细节根据每个程序略有不同，如下所述。

结果
荧光引导胆囊切除术
作为ICG，一旦注射，集中在胆汁中，可以通过NIR光下的可视化，在腹腔镜胆囊切除术期间，在选择性和急性环境中勾勒胆管树解剖结构，尤其是在Calot三角形中。

手术前至少15分钟静脉注射ICG染料，使ICG集中在胆汁中[21,22]。根据作者的经验，使用0.4mg / ml / kg的剂量，ICG注射和手术之间的平均时间为14±9分钟。

腹腔镜胆囊切除术52例（女31例，男21例，平均年龄53±15岁），急性胆囊炎35例，症状性胆石症17例，所有患者均采用标准技术治疗4例[23]。

作者能够识别所有病例的胆道解剖结构（100％敏感性），尤其是胆囊管 - 胆总管交界处，无论组织是正常还是发炎（图1，图22）。


图1
非急性期腹腔镜胆囊切除术中胆道解剖的鉴别。 右上角的插入使用标准灯显示操作视图


图2
在腹腔镜胆囊切除术中用于急性胆囊炎的ICG增强荧光的使用。 右上角的插入使用标准灯显示操作视图

如果囊性动脉的血管解剖结构需要澄清，则注射2-3ml 0.4mg / ml / kg的小丸剂。 在60秒（平均分娩时间63±12秒）后，荧光出现在定义胆囊动脉的Calot三角水平（图3），并持续平均时间为32±9秒。


图3
腹腔镜胆囊切除术治疗急性胆囊炎时胆囊动脉的鉴别。在右上角，使用标准灯的操作视图

平均手术时间为54±13分钟。

对ICG注射没有不良反应，作者报告没有术中或术后并发症。

荧光引导结直肠切除术
在腹腔镜结肠直肠切除术中使用ICG增强的荧光，以验证在吻合术之前大肠的充分灌注。

一旦注入外周或中央静脉，ICG在NIR光下变得发荧光，提供肠道灌注的“实时”确认。因此，这有助于确定肠系膜分裂后的切除点，并且在进行吻合术之前证明存在缺血性或“非最佳”灌注。

作者进行了38例ICG引导的结直肠切除术，其中包括15例左侧乙状结肠切除术（12例用于癌症，3例用于憩室病），12例前切除术，全直肠系膜切除术，8例右侧，3例用于癌症，34例患者（21例男性，13例）女性，平均年龄63±12岁）。

在所有癌症病例中，使用了高位血管结扎的内侧到外侧入路[24]。在11/13的女性患者中，通过阴道切开术提取标本，而在剩余的两个病例中，使用超耻骨的小剖腹手术。

为了研究肠道的灌注，ICG注射使用2次推注，每次5毫升，浓度为0.4毫克/毫升/千克：第一次分娩后，帮助选择最佳的灌注部位进行切除和在进行吻合术之前的第二个，以确保足够的血管形成（图4）。


图4
腹腔镜前切除术中肠系膜分裂术后缺血性肠的鉴别。在左侧，使用标准灯的外部视图（注意两个段中没有区别）。在右侧，在注射5ml ICG后使用近红外光观察

如果是肠，则在体外进行分裂;与大多数左侧切除一样，为了识别荧光，手术室应该完全变暗以识别荧光，因为外部光会损害相机的荧光检测。

在所有38例病例中，作者都能够获得显示肠道灌注的实时图像。在一例经阴道标本拔除的前切除术中，当仅在放置圆形吻合器的砧座后注射ICG时，显示远端肠的缺血区域，需要重新切除并重新定位砧座（图5）腹腔镜成功完成。


图5
前切除术中的荧光灌注控制，注射5 ml ICG后使用近红外线识别远端缺血部位（右侧）

作者报告没有术中或注射相关的并发症，作者没有观察到吻合口漏。

为了研究结肠的淋巴引流，在右侧结肠切除术（图6）中对4名患者进行了肿瘤周围注射20％白蛋白稀释的ICG，并确定了淋巴途径和一个残留节点。 可视化的回肠血管（图7）


图6
腹腔镜右结肠切除术后ICG注射后的肿瘤周围淋巴造影


图7
腹腔镜右结肠切除术中ICG增强荧光淋巴映射。在左侧，使用标准灯的视图。在右侧，使用NIR光识别回肠 - 血管起源的淋巴结

荧光引导淋巴结切除术
作者对来自左下肢黑色素瘤的转移瘤进行了ICG引导的髂髂/闭孔淋巴结清扫术，这些转移瘤先前由整形外科医生在3名患者中移除。

在这些情况下，吲哚菁绿用20％白蛋白稀释，并在手术前15-20分钟以0.5mg / ml / kg的浓度注射到原发病灶的瘢痕周围。

将患者置于截石位，并插入四个套管针，如标准左结肠切除术[25]。操作乙状结肠，暴露左髂血管。该程序的第一部分仅使用标准光进行，完全去除髂血管和闭孔神经周围的脂肪 - 淋巴组织。

此时，在切换到NIR光之后，可以通过荧光（图8）轻松识别残留节点并将其移除。显然，腹股沟淋巴结清扫是通过“开放”技术进行的。


图8
在髂髂/闭孔淋巴结清扫术中使用ICG。 在左侧，视图使用标准灯右侧淋巴结增强ICG

平均手术时间为135±22分钟。 没有术中或术后并发症。 平均数量或移除的淋巴结为39±12。

ICG增强荧光研究血管解剖和实质灌注
ICG既可用于阐明血管解剖结构，也可用于在各种临床情况下识别缺血性薄壁组织。

作者使用ICG增强荧光来阐明腹腔镜活体供肾切除术（8例）和腹腔镜自体肾动脉移植术（1例）（图9），肝切除术（2例）（图10）中的血管解剖结构。 ，脾切除术（2例）（图11），腹腔镜结扎术治疗主动脉瘤血管内修补术后2型内漏的肠系膜下动脉（2例）（图12）。


图9
在注射5ml ICG后，在右腹腔镜活体供肾切除术中使用ICG介导的荧光进行血管解剖学研究。 在左上角，使用标准灯的操作视图


图10
在注射5毫升ICG后使用近红外线在腹腔镜肝切除术中使用ICG介导的荧光进行肝动脉的血管解剖学研究。 在左上角，使用标准灯的视图


图11
腹腔镜脾切除术中使用ICG增强荧光对脾脏进行血管解剖学研究。 在右侧，注射5ml ICG后使用近红外线观察。 在左侧，使用标准灯查看


图12
使用ICG介导的荧光腹腔镜治疗II型内漏的血管解剖学研究肠系膜下动脉。 在左侧，使用标准灯查看。 在右侧，注射5ml ICG后使用近红外线观察

对于这些程序，ICG以每次3-5ml（0.4mg / ml / kg）的小丸剂注射，并记录实时荧光。

在肾移植的情况下，薄壁组织内的荧光分布也用于确认血管吻合术后器官的充分灌注（图13）。


图13
移植后肾脏的实质灌注评估（注射5ml ICG）。在左上角，使用标准灯的操作视图

讨论
由于胆汁几乎不改变ICG排泄，最明显的应用是胆管系统的可视化。实际上，医源性胆管损伤仍然是胆囊切除术中最危险的并发症之一，发病率在0.4％和0.7％之间，最近报道高达1.3％[26]，这通常是由于对胆道解剖的错误解释[27]。 -29。对Calot三角形进行仔细细致的解剖，实现所谓的“安全性批判性观点”，并可能进行术中胆管造影，可能合并[29]已被证明能够尽可能低地保持胆管损伤[27] ，28]。

然而，当解剖结构不直接时，所有上述操作，包括术中胆管造影，都需要在潜在危险区域进行一定程度的解剖。可能无法预防意外的胆管损伤，但仅通过术中胆管造影证实。

根据作者的经验（图1，2,2，3），3），使用ICG增强荧光，作者能够在手术开始时进行一种“虚拟”胆管造影，允许外科医生在正常情况下或潜在危险情况下（即炎症组织的存在）识别正常解剖结构或可能的解剖变异，需要尊重的区域直到解剖允许更好地识别不同结构（图2） ，3）.3）。 Ishizawa等。 [28]报道囊性导管和肝总管可视化100％和96％以前的解剖和100％两者解剖后。在标准腹腔镜或机器人多端口和单端胆囊切除术期间，其他作者也使用NIR和激光束系统报告了这些结果[30-33]。值得注意的是，在作者的研究中，与其他研究一样[28]，ICG在识别胆囊管和胆总管（或其交界处）中的敏感性为100％

关于给予患者的ICG的确切剂量和浓度，大多数作者使用0.2-0.5kg体重[13,34]。森田等人。 [35]使用2.5毫克，但未说明稀释度或体积。根据作者的经验，5毫升0.3-0.4毫克/毫升/千克在胆汁中提供了足够的浓度，因此可以充分显示胆管系统。

ICG注射与胆汁中染料的存在之间的时间也是几个出版物的主题[21,22]。超过95％的ICG被肝细胞捕获并在注射后15分钟内排出胆汁[22]。静脉注射ICG后肝脏和胆管的荧光可持续长达6小时[21,28]。间隔与肝功能有关：功能差和肝硬化的器官[36]需要更长的时间才能从血液中提取ICG到胆汁，但平均而言，作者可以得出结论，10-15分钟通常就足够了。

正如作者的一个案例所示，可以使用额外的ICG推注来阐明Calot三角水平的血管解剖结构;尽管Alander等人提到了这种可能性。 [13]，据作者所知，这一特定的临床应用尚未在文献中报道。这些作者建议在注射第二次推注前等待15分钟[13]。

荧光的另一个有趣的临床应用是在吻合术之前或之后研究器官和肠的实时灌注的可能性。

在吻合口漏的危险因素中，最重要和最公认的最可怕的并发症之一是继发于吻合血管灌注不足的局部组织氧合不良[37,38]。

目前，主观临床发现如组织着色，边缘血管搏动，体温，边缘动脉出血，蠕动或客观或多普勒测量[39]可用于确认肠道的充分灌注。

正如作者的经验所证明的那样，只需几毫升ICG的简单注射即可在近端横断之前，肠系膜分裂后和吻合完成之前获得足够的肠灌注的实时证据（图4） 。

相比之下，需要超过10分钟以便在血管分裂后获得标准光可见的肠缺血分界，而使用荧光立即明显显示结肠缺血。在作者的一个病例中，ICG介导的荧光允许识别意外的缺血性远端节段，需要重新切除并预防高度受损的肠段，可能是术后漏尿的高风险（图5）。

迄今为止，很少有关于使用ICG荧光成像来评估结肠直肠吻合的血管形成的研究。

在一项回顾性研究中，Kudszus等人。 [40]使用激光荧光血管造影和ICG来显示结肠直肠吻合，并且能够证明吻合口修复的减少率为60％，类似于Jafari等人报道的经验。 [41]。虽然这些是小型研究和案例系列，但结果非常有希望。最近完成的美国多中心研究[42]也显示了非常令人鼓舞的结果。

使用荧光评估器官灌注和缺血也可能用于其他器官，如移植后的肾脏，切除期间的肝脏[43]，部分脾切除的脾脏和食管切除术期间的胃导管[42]，仅举几例。

至于其他化合物，ICG也可以用作染色剂来绘制不同器官的淋巴引流[13]。

ICG介导的荧光已被提议用于乳房手术和黑色素瘤的前哨淋巴结活检，使用专门指定的相机进行“开放式”手术[44,45]。在这些情况下，一些作者建议用20％白蛋白稀释ICG，以确保正确扩散到淋巴管中。然而，最近一项关于乳腺癌的随机对照研究未能发现任何统计学上显著的疗效差异[46]。

在腹腔镜手术中，可能的临床应用包括识别黑色素瘤的腹内前哨淋巴结，或在转移性黑色素瘤[18]，前列腺[47]或子宫内膜癌[48]的淋巴结切除术中帮助。

在结肠直肠手术中，ICG的肿瘤周围注射可用于研究淋巴定位，这对于右侧肿瘤可能是有意义的，已知有高度可变的淋巴引流[49]或早期直肠癌的前哨淋巴结活检[ 50。

根据作者的经验，当可以预期解剖变量时，例如在肾切除术，肝切除术，血管手术和脾切除术中，荧光也可用于促进特定或不明确情况下的血管解剖（图9,10,10,10） ，11）11）和转移性黑色素瘤（图8）。在这种情况下，ICG的使用允许获得血管分布的“实时”途径，其在解剖期间可以是有帮助的。

将来，透明光图像与荧光（增强现实）获得的图像叠加可能会进一步改善胆管切除。

结论
ICG增强型腹腔镜手术可在不同程序中应用，为外科医生提供有关解剖，灌注或淋巴引流的其他信息。

作者的经验证明了这项新技术的潜在优势和安全性。

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