吲哚菁绿荧光成像技术在腹盆腔淋巴结切除术中预防血管损伤的临床前研究

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2020年世界卫生组织国际癌症研究机构(International Agency for Research on Cancer)发布了最新的癌症负担数据,数据显示妇科生殖系统常见三大癌症(卵巢癌、子宫内膜癌、子宫颈癌)共计新发133万,占全球女性新发癌症的14.4%,严重的威胁了女性健康及生命。淋巴结转移是肿瘤三大转移途径之一,并且一直是影响患者预后的关键因素之一,从妇科肿瘤的临床分期演变来看,国际妇产科联盟(International Federation of Gynecology and Obstetrics,FIGO)越来越重视这一点,尤其是宫颈癌FIGO2018分期中将有淋巴结转移的病例归为ⅢC期。盆腔淋巴结切除术(Pelvic Lymphadenectomy,PLA)是妇科肿瘤手术中重要步骤之一,不仅能判断患者肿瘤是否发生淋巴结转移,同时起到治疗作用。但对于初学者而言该术式难度大,需要在切除的过程中沿着血管走行连续切除覆盖的脂肪及淋巴结,最终将血管达到完全“裸化”的程度。现有文献报道,腹腔镜PLA中血管损伤的发生率为1.08%~4.71%,闭孔神经损伤的发生率为5.1%。但实际上,手术过程中盆腔血管神经损伤的发生率远高于报道发生率。究其原因在于血管网分级复杂、迂曲多变等不确定因素极大的增加了手术难度。目前临床常用的显影血管检查包括计算机断层扫描(Computed Tomography,CT)、核磁共振检查(Magnetic Resonance Imaging,MRI)和数字减影血管造影(Digital subtraction angiography,DSA)。CT 和 MRI是恶性肿瘤术前评估肿瘤大小和淋巴结转移的常规辅助检查,同时也是成熟的血管成像技术,尤其是增强CT能全面的显影盆腔血管,但结果是二维平面,需要术者拥有良好的空间想象力及扎实的临床解剖知识。DSA虽然是显影在体患者血管的“金标准”,但确实有创操作,且价格昂贵,不是首选和常规的检查方式。目前较为先进的CT三维重建技术能通过利用计算机技术将数字化的二维图像进行处理而得到数字化三维模型的形态学研究方法,构建一个可视化的三维模型,用于术前规划手术。但受限于盆腔的配准技术,无法术中实时显影血管。因此,如能在术中显示盆腔血管的走行与变异,了解淋巴结与血管的关系,可使术者做到心中有数,制定个体化手术方案,减少手术并发症。腹腔镜增强现实导航(Laparoscopic Augmented Reality Navigation,LARN)技术通过把患者术前影像学资料和术中解剖进行精准定位,可以将组织表面下的重要解剖结构(如血管、神经、病灶)呈现到术者眼前,使手术更加安全和精准,但目前在腹盆腔手术中尚未成熟,其原因之一在于尚未找到合适的配准点。而目前比较成熟的吲哚菁绿(indocyanine green,ICG)荧光成像技术是解决这一问题的突破口,ICG在血浆中会快速与白蛋白结合,经过近红外光的照射激发下能够呈现出高强度的荧光信号。该项技术目前被广泛应用于临床工作中,如肿瘤定位、前哨淋巴结显影及眼底血管显影等,在术中可以实时显影肿瘤、血管及淋巴结等,使术者能快速辨别减少损伤,同时血管受筋膜包绕位置相对固定,可以作为腹盆腔手术中的配准点或面进行配准。但目前尚未见到有关腹盆腔大血管显影相关研究报道。综上所述,为探讨ICG荧光显影腹盆腔血管特点,寻找血管荧光显影的适宜剂量及显影时间特点,本研究分为三个部分:第一部分比较静脉滴注(Intravenous Drip)和静脉推注(Intravenous Infusion)2种不同给药方式实时荧光显影血管;第二部分分析不同剂量的ICG对荧光显影强度和血管荧光显影时间的特点;第三部分,将ICG荧光显影后的血管进行苏木素染色切片固定,在荧光电镜下观察ICG在血管组织中的分布位置。第一部分术中ICG不同给药方式的腹盆腔血管显影比较[目的]比较术中静脉滴注和静脉推注ICG二种给药方式的腹盆腔血管显影情况[方法]1.分别对2只新西兰家兔采用耳缘静脉滴注和静脉推注ICG的二种不同给药方式进行血管荧光显影,利用近红外光机器经设定的曝光、增益、灰度起点及终点参数设定来照射盆腔术区进行血管荧光显影,观察术中显影情况。2.利用Image J图像处理软件对术中图像进行单一通道提取、调整阈值及血管荧光强度测量,比较二者血管显影强度。[结果]1.本研究中,通过术中耳缘静脉静滴和静推ICG二种给药方式均能良好的显影腹盆腔血管,真实的再现出腹盆腔血管的走行及分支情况2.二种给药方式的对比发现,通过静推的方式盆腔血管显影强度更高,能对大血管、小血管及输尿管进行荧光显影,但显影时间较短暂,无法满足盆腔淋巴结切除术所需时间。而耳缘静脉静滴的给药方式血管显影强度及时间均能满足淋巴结切除术需要。[结论]基于ICG的荧光显影技术能在术中良好的进行血管显影,以观察血管走行来减少术中损伤。通过二种给药方式的对比,术中耳缘静脉静滴ICG的方式更适合盆腔淋巴结切除术中血管显影的需要。第二部分术中静脉滴注ICG腹盆腔血管荧光显影的特点分析[目的]比较术中静脉滴注不同剂量的ICG血管荧光显影强度及特点,并分析术中静滴ICG腹盆腔血管荧光显影的时间特点,从而指导ICG荧光显影技术在盆腔手术中显影血管的应用,为将来ICG在腹盆腔淋巴结切除术中血管荧光显影及手术导航配准做准备。[方法]1.通过南方医科大学南方医院动物房提供的12只新西兰家兔模拟盆腔手术,分别在术中通过耳缘静脉静滴2.0mg/kg、1.5 mg/kg、1.0 mg/kg、0.5 mg/kg的ICG,利用近红外光机器经设定的曝光、增益、灰度起点及终点参数设定来照射腹盆腔术区进行血管荧光显影,利用Image J图像处理软件对术中图像进行单一通道提取、调整阈值及血管荧光强度测量,比较不同剂量的血管荧光显影强度是否存在差异。2.利用近红外光机器来照射腹盆腔术区进行血管荧光显影,记录开始给药后动脉显影时间、静脉显影时间、血管最佳显影时间、动脉显影维持时间、静脉显影维持时间。[结果]1.不同剂量的ICG对腹盆腔血管荧光显影特点。分别利用 2.0mg/kg、1.5 mg/kg、1.0 mg/kg、0.5 mg/kg 组剂量的 ICG进行腹盆腔血管荧光显影,其中2.0mg/kg、1.5 mg/kg、1.0 mg/kg剂量组均能较好的显影术中盆腔血管走行,而0.5 mg/kg血管显影强度较弱,不适合进行血管显影。通过测量血管荧光显影强度可知当ICG剂量降低,腹盆腔血管显影强度减弱;而随着剂量的增加,腹盆腔血管显影强度增加并能显影细小血管及输尿管。2.不同剂量的ICG腹盆腔血管荧光显影强度的比较。通过 ImageJ 图像处理软件得出,2.0mg/kg 组:123.07±4.72;1.5 mg/kg组:115.78±2.01;1.0 mg/kg 组:107.63±2.9.3;0.5 mg/kg 组:85.91±1.47。发现不同剂量的ICG腹盆腔血管荧光显影中,血管的荧光显影强度随着显影剂量的增加而增强,组间差异具有统计学意义(p<0.05)。进一步通过两两比较的方式,发现2.0 mg/kg、1.5 mg/kg、1.0 mg/kg三组ICG剂量的血管荧光显影强度无统计学差异(p>0.05),而0.5 mg/kg的ICG剂量的血管显影强度弱于其余三组,具有统计学差异(P<0.05)。静脉平均荧光显影强度117.49±18.94,动脉平均荧光显影强度102.60±13.07,静脉荧光显影强度高于动脉显影强度,差异有统计学意义(p<0.05)。3.血管显影时间的观察静脉开始显影时间55.25±4.47秒,动脉开始现显影时间66.33±8.17秒,静脉显影时间快于动脉显影时间(p<0.05)。血管最佳显影时间7-11分钟,平均8.33±1.43分钟,停药后动脉显影维持时间182.10±19.20秒,停药后静脉显影维持时间6-9分钟,平均7.41±0.79分钟。通过单因素方差分析发现4组在动脉显影时间、静脉显影时间、血管最佳显影时间、动脉维持时间和静脉维持时间上无统计学差异(P>0.05)4.血管荧光显影强度-时间关系显影强度与时间呈“梯形”关系,在10分钟内显影强度均匀上升,达到峰值后显影强度不再增加,待停药后显影强度逐渐匀速减弱。[结论]1.在腹盆腔淋巴结切除术中,为了良好的显影血管建议经外周静脉滴注至少1mg/kg的ICG剂量,既能快速获得良好的血管显影,同时减少术区其他组织的荧光污染。2.ICG显影的静脉荧光强度高于动脉荧光显影强度,建议以静脉为配准点进行配准。3.在外周静脉给药ICG 10分钟内即可达到良好的荧光显影效果,所以在开腹时便可以开始静滴ICG。4.停药后荧光显影维持时间较短,建议在淋巴结切除手术结束时停药。第三部分ICG在腹盆腔血管组织中的分布研究[目的]初步探讨ICG血管荧光显影晚期弥漫性弱荧光的原因[方法]通过南方医科大学南方医院动物房提供的4只新西兰家兔,其中随机选取1中作为对照组,另外3只作为ICG组,对照组麻醉后,通过耳缘静脉静滴生理盐水后取新西兰家兔的腹主动脉,而ICG组通过耳缘静脉静滴ICG后取其腹主动脉。标本经过脱水、包埋、苏木素染色后在荧光显微镜下观察ICG的分布。[结果]经过苏木素染色后,在普通显微镜下观察到新西兰家兔血管的内膜、中膜、外膜层分界清晰可见。通过荧光显微镜下观察对照组和ICG组兔子血管切片对比研究发现,可以在血管的内膜层见ICG残留,中膜层见ICG沉积,外膜层可见渗透出的ICG。[结论]在ICG血管荧光显影早期,近红外荧光显影设备是通过照射到血管内与白蛋白结合的ICG和血管中膜内的ICG共同使血管荧光显影的。而在荧光显影晚期,则是由于残留于血管内及部分未结合的ICG沉积于血管中膜和渗透至外膜导致血管显影。
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