近红外荧光手术导航系统指导的大鼠初发乳腺癌切除手术
肿瘤的不完全切除一直是困扰乳腺癌外科手术的一个临床难题，在进行了乳房保留手术的病人中有5%-40%患者的切除边缘仍可以检查到残留的肿瘤，而不得不进行额外的手术以及放射治疗。而在活组织切片检查确定没有肿瘤残余的患者中仍有10%会继续受到肿瘤疾病的侵扰。因此，大幅提高手术的切除率将会提高手术成功率，而手术的实时监控为这个设想排除了障碍。
近红外成像技术是一种实验室常用的成像技术，但同样可以应用到外科手术中使肿瘤细胞可视话。这给仅仅依靠触诊和目诊来诊断病情的外科医师带来了极好的辅助手段，况且这项技术也有在恶性胶质瘤和肝癌病例中的应用。近红外荧光的优势就在于它有很好的组织穿透性，极低的自发荧光，和很好的信噪比。而且，由于人眼对近红外光并不敏感，使用近红外实时监控手术也不会对医生造成视觉干扰。
本文所使用的近红外实时监测系统就是来自法国Fluoptics公司的近红外成像系统fluobeam,它具备灵活，便携；实时监测，开放式成像等特点，为我们的手术提供了便利。
为了检测该系统在乳腺癌肿瘤切除手术中的表现，我们使用了蛋白酶激活的肿瘤靶向性近红外荧光探针ProSense680和ProSense750，ProSense680主要用于外科手术和荧光显微镜的观察实验，因为它的光谱和荧光显微镜激光器的光谱有较好的契合；ProSense750由于它和自发荧光的光谱偏离较大，而被用于非侵入性动物实验。由于没有同源的肿瘤细胞，我们将肿瘤块直接种植到大鼠乳房脂肪垫，并在四周后观察肿瘤的生长状态。fig1即为肿瘤移植四周后大鼠乳房下的肿瘤块。
Fig1
长有肿瘤的大鼠静脉注射肿瘤特异性近红外探针ProSense750，剂量为10nmol，24小时和48小时后观察大鼠体内荧光的分布情况，fig2a中为探针注射24小时后肿瘤荧光（红色）和自发荧光（绿色）的分布，从光谱分析中也可以看出肿瘤信号和ProSense750的光谱信号有很好的契合，而远远偏离自发荧光的光谱范围（fig2b）。在剂量依赖和时间依赖的实验中，我们分别注射了2.5，5，10nmol 的荧光探针，并在24小时和48小时分别检测，该结果（fig2c）是对35个肿瘤荧光信号的统计，具有统计学意义，所以选择了在24和48小时荧光信号相差的不大的10nmol 的计量做为手术计量。同样，荧光信号的强度和肿瘤的实际大小也有很好的线性相关（fig2d）
Fig2
在Fluobeam实时成像系统的指导下，我们成功的分离了7只大鼠的26个肿瘤，ProSense680使用剂量为10nmol, 静脉注射24小时后实施手术（fig3a）。荧光信号和背景的信噪比平均为2.35 ± 0.37（fig3b）；在肿瘤切除过程中，我们尽可能的减少肿瘤周围组织的切除，并对fluobeam的精确性进行了检测。在对5只大鼠的17个肿瘤块的病理学检测中我们发现，所有检测的肿瘤（17个）都平均带有1.3 ± 0.6 mm的无肿瘤边缘，而且最小的边缘达到0.2 ± 0.2 mm。
Fig3
肿瘤切片的体外荧光成像也表明，荧光成像所显示的肿瘤边界的信号要比中心信号强1.6 ± 0.3倍，这也更有利于医生在肿瘤切除手术中对肿瘤边界的确定（fig4）。
Fig4
总之，在我们的研究中，我们演示了如何应用Fluobeam近红外实时成像系统进行肿瘤的精确切除。而且荧光染料的信号在肿瘤边界呈现最强，也非常有助于外科手术肿瘤边界的确定。鉴于Fluobeam近红外实时成像系统在此研究中的优秀表现，我们认为近红外成像为临床肿瘤摘除手术的实时指导提供了可能。
参考文献：Mieog, J.S., et al., Image-guided tumor resection using real-time near-infrared fluorescence in a syngeneic rat model of primary breast cancer. Breast Cancer Res Treat, 2010.
