近红外光学成像辅助手术导航的研究进展（二）
5.近红外光学成像造影剂
在近红外光波范围内，大多数组织很少产生近红外荧光，需要使用近红外光学成像造影剂，最常用的有机NIR荧光团是聚甲炔类化合物，另一类是半导体纳米晶体或量子点。
5.1 非靶向外源性造影剂
5.1.1吲哚青绿
吲哚青绿(ICG)又称靛青绿或福氏绿，是一种水溶性三碳吲哚染料，分子量775道尔顿，分子式是C43H47N2NaO6S2，最大吸收光谱805nm，最大激发波长为835nm。ICG 注入体内后既不从消化道吸收，也不进入肝循环，而是由肝实质细胞从血浆中摄取后以整分子形式排泄至胆管，随粪排出体外。近年来，ICG造影除用于研究眼部血管尤其是脉络膜血管外，还被用于烧伤深度的检测、胃肠道血管缺损、脑动脉急性梗塞患者灌注的减少检测、恶性肿瘤的诊断、微循环定量、脑部肿瘤边缘的确定和肿瘤前哨淋巴结检测等[8]。
Motomura 等[9]证实在乳腺癌周围的软组织中注射25 mg/5 mL吲哚青绿就可以识别标记的淋巴结。Later, Kitai 等[10]证实皮内注射 25 mg，能够引导乳腺癌病人哨位淋巴结活检术。此外，微量吲哚青绿与分子靶向标记物结合也能有效显示淋巴结，降低吲哚青绿的使用量。
5.2 非靶向可激活有机荧光造影剂
研究认为肿瘤的无序生长与蛋白质水解酶活性上调有关，所以蛋白质水解酶在恶性肿瘤组织中表达增加，与肿瘤的浸润和转移有关，这种荧光探针它们往往含有两个以上的等同或不同的色素团，两个色素团通过酶特异性多肽接头彼此紧密相连。多肽接头切除时，使它们的荧光团释放出来，荧光发射于是得以恢复。酶靶点主要限于蛋白酶，包括组织蛋白酶、半胱氨酸天冬氨酸特异蛋白酶、基质金属蛋白酶、凝血酶、HIV 和 HSV蛋白酶以及尿激酶类血纤维蛋白溶酶原激活剂。
5.3靶向有机荧光造影剂
靶向有机荧光造影剂是将荧光团与能结合某一特异分子靶点（活性探针）的配体相耦合。该造影剂能结合到并停留在靶点部位，而非结合的荧光团则在循环中被清除。这种方法对于肿瘤的成像最为有用，因为癌症使得某些表面受体超表达。
配体可以是小分子、多肽、蛋白质和抗体。比如表皮生长因子受体(EGFr)/ Her2、血管上皮生长因子受体（VEGFr）以及αvβ3整合素等。现可结合的荧光团包括Cy 5.5、Alexa Fluor 750、IRdye800CW等[11-13]。
6. 近红外光学成像引导下外科诊疗的应用
6.1前哨淋巴结定位（Sentinel Lymph Node Mapping）
浸润性膀胱癌有20～25%的病人有淋巴结转移，在进行膀胱全切术是要进行淋巴结清扫。Knapp等采用IRDye™ 800CW、HSA800、近红外荧光量子点三种近红外荧光淋巴结示踪剂，其中HSA800的激发光峰值是784 nm， 发射光峰值是802 nm；近红外荧光量子点的激发光峰值是775 nm, 发射光峰值是820nm。使用第一代近红外荧光成像系统，在家犬和猪上进行试验研究，发现注射近红外荧光淋巴结示踪剂后膀胱壁立刻明亮的荧光，10秒种为淋巴管荧光显示，30秒到3分钟前哨淋巴结显影，在注射后至少2小时注射部位和前哨淋巴结仍然荧光显影。其中25%的淋巴结全部明亮荧光显影；45%的淋巴结部分显影；30%的淋巴结边缘斑点显影。同时研究发现，膀胱内压力影响淋巴结示踪剂的移动，大于 50 cm H20和小于 10 cm H2O都没有淋巴结示踪剂的移动，膀胱内压力是影响膀胱光学效果的重要因素[14]。此外乳腺癌手术，宫颈癌等多种肿瘤手术中都可以使用。
6.2 输尿管示踪（Intraoperative Ureteral Guidance）
在输尿管损伤或某些外科手术时，输尿管寻找十分困难，Tanaka等使用0.5 mW/cm2 400～700 nm的白光，和5mW/cm2 725～775 nm的近红外光，光斑直径是15厘米的近红外成像系统。研究发现在猪模型中注射7.5 μg/kg CW800-CA能够在不可见光下看到输尿管，看到输尿管内直径小于2.5 mm的异物，逆行注射10 μM ICG能够精确定位输尿管的损伤漏尿点[15]。
6.3 术中近红外荧光胆道造影（Intraoperative Near-infrared Fluorescent Cholangiography）
Tanaka等[16]使用NIR光和静脉注射 CW800-CA能够实时显示肝外胆管, 而不影响外科手术。
6.4辅助肝叶切除
Aoki等[17]使用Photo Dynamic Eye-2成像系统，在门静脉注射ICG后1分钟就可以明确区分肝脏的分段和亚分段，并可以保持10分钟。35例肝脏恶性肿瘤的病人在行肝脏部分切除时使用的该检查手段，其中33例病人肝叶区分明显，该方法有效可靠安全。
6.5评估冠状动脉搭桥术效果
常规冠状动脉造影是诊断冠状动脉有无狭窄的金标准，但在冠状动脉搭桥术中很少使用，目前常用的方法有术中荧光成像（intraoperative fluorescence imaging，IFI）和时差血流（transit-time flowmetry，TTFM）。Balacumaraswami 等认为Novadaq探测成像系统进行冠状动脉搭桥手术效果的评估，IFI要比TTFM更加灵敏，假阳性率低[18]。
6.6 脑血管外科的应用
Woitzik等[19]使用近红外荧光手术显微镜，对32例病人在手术中进行近红外荧光血管成像，静脉注射ICG 25mg/10ml。明确诊断13例脑动脉瘤、4例脑动静脉畸形 、8例为颅内外旁路，研究认为脑血管手术过程中，常规进行ICG近红外荧光血管成像是必要的。
6.7 术中识别肿瘤（dentifying tumors intraoperatively）
术中识别肿瘤包括开放手术和内窥镜手术下的肿瘤识别、肿瘤切除边缘的确定和转移淋巴结的鉴别，但还处于临床前期研究。需要进一步完善肿瘤特异性近红外荧光探针，研究肿瘤靶向抗体和无毒副作用的近红外荧光染料，开发高灵敏的近红外摄像系统[20,21]。
总之，近红外光学成像理论和技术是近十年的科学成就，随着研究的不断深入完善，将会广泛应用于临床医学的各个领域，成为新的医疗技术、医疗设备和新的临床学科。
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