近紅外自發熒光成像檢測甲狀腺手術中的甲狀旁腺

概要

目的

通過顯示其自發熒光在甲狀腺切除術中識別和保存甲狀旁腺。

方法

在有或沒有中央淋巴結清掃的甲狀腺切除術中進行自發熒光成像。在外科醫生視覺識別之後，使用改進的Karl Storz近紅外/吲哚菁綠內窺鏡系統將甲狀旁腺和周圍組織暴露于波長為690-770nm的近紅外光。預計甲狀旁腺組織在820nm處顯示近紅外自發熒光，在相機的藍色通道中捕獲。

結果

作者調查了來自20名患者的41個甲狀旁腺;基於近紅外自發熒光正確識別37個腺體。淋巴結和甲狀腺都沒有顯示出明顯的自發熒光，脂肪組織也沒有。

結論

甲狀旁腺組織的特徵在於在近紅外光譜中顯示自發熒光。這種效應可用於在甲狀腺切除術中識別和保存甲狀旁腺。

關鍵詞：甲狀旁腺，自發熒光，近紅外光，甲狀腺切除術

介紹

由於血管形成或意外切除甲狀旁腺引起的甲狀旁腺功能減退仍然是甲狀腺全切除術的主要併發症.1-3 由此產生的低鈣血症可能會在受影響的患者中引起嚴重的癥狀和焦慮。雖然短暫性低鈣血症通常對鈣和維生素D的替代療法反應良好，但永久性低鈣血症代表了終生髮病的災難性情況.2,4 潛在的問題是難以在手術的早期準確定位甲狀旁腺。它們體積小，位置差異很大，往往很難與周圍的淋巴結或脂肪組織區分開來.5,6 它們的血管形成很脆弱，在手術過程中很容易受到損害.7,8 因此需要擁有一個簡單可靠的術中識別甲狀旁腺的技術。最初，測試亞甲藍或5-氨基乙醯丙酸（5-ALA）以改善甲狀旁腺組織的可視化.9-13 儘管這些方法在初始試驗中已經成功，但它們在臨床實踐中尚未被普遍接受。最近的另一個概念涉及吲哚青綠血管造影，以定位甲狀旁腺並評估其灌注情況.14-17 2011年，田納西州納什維爾范德比爾特大學的生物醫學工程師首次描述了近紅外光譜中甲狀旁腺組織的自發熒光特性.18 一些研究研究表明，自體熒光光譜是一種有效的技術，可在術中觀察甲狀旁腺.19-21 在初步研究中，作者使用略微改進的市售吲哚青綠成像系統研究了主要為甲狀旁腺腺瘤的自發熒光.22 在本研究中，作者有重點是甲狀腺全切除術中正常甲狀旁腺組織的鑒定。

患者和方法

患者

招募患有原發性甲狀腺疾病並接受甲狀腺切除術的患者進行本研究。所有參與者都獲得了知情同意。該研究得到了慕尼黑大學醫學院倫理審查委員會的批准。

成像系統

使用市售的近紅外/吲哚菁綠內窺鏡系統（Karl Storz，Tuttlingen，Germany）檢測甲狀旁腺自發熒光。該系統包括連接到10mm 0度吲哚青綠腹腔鏡（Hopkins TM II，Karl Storz）的高端全高清攝像系統（H3-Z 3-Chip Full HD攝像機，Karl Storz;圖1）。腹腔鏡配備了特定的過濾器，可以最佳地檢測白光和近紅外熒光。系統氙光源（D-Light P，Karl Storz）提供可見光和近紅外激發光。外科醫生可以使用腳踏開關從白光變為近紅外線。與標準腹腔鏡塔相比，近紅外/吲哚菁綠系統所需的額外成本約為4,000歐元（約3,390英鎊）。

圖1

甲狀旁腺的自發熒光。暴露於正常白光（a，c，e）和近紅外光（b，d，f）的甲狀旁腺。甲狀旁腺組織顯示出明顯的藍紫色，代表自發熒光;周圍的結構仍然是非熒光的。圖像（e）和（f）顯示兩個甲狀旁腺。

在先前的研究顯示相當數量的光被反向散射並記錄在藍色通道中之後，通過插入另外的長通濾波器來修改光源。此外，添加帶通濾波器以減少綠色和紅色光譜區域中的光。

術中熒光成像

在甲狀腺手術期間進行熒光成像以治療良性和惡性疾病。特別注意觀察甲狀旁腺並保持其血管形成。然而，當作者在最初的甲狀腺解剖期間不明顯時，作者沒有尋找它們。僅在確定甲狀旁腺的確定後才收集圖像。在大多數情況下，甲狀腺已經橫向操作但仍然存在。腹腔鏡的尖端在組織上方約5cm處保持靜止。首先，收集白光圖像。其次，關閉所有手術室燈後，甲狀旁腺和周圍組織暴露在近紅外線下。由於近紅外光被相機系統檢測並顯示為藍色信號，因此預期甲狀旁腺顯示在藍色通道中。

在近紅外模式中，光源發出很少的綠光和紅光，以提供周圍組織的可視化。因此，可以在其精確的解剖位置看到藍紫色的甲狀旁腺（圖1）。為了能夠將甲狀旁腺自發熒光與其他組織實體進行比較，作者還研究了甲狀腺組織，脂肪組織和淋巴結。

結果

該初步研究納入了20名患者。作者檢查了41個甲狀旁腺，17個淋巴結和每個患者的脂肪和甲狀腺組織; 37個甲狀旁腺顯示出近紅外自發熒光的典型藍紫色，顯示在相機的藍色通道中。很容易將它們與周圍組織區分開來。檢查的其他組織實體均未顯示自發熒光。在兩名患者（四個甲狀旁腺）中，作者無法看到甲狀旁腺自發熒光，作者無法確定原因。在兩個案例中，自體熒光成像有助於在中央淋巴結清掃期間識別下甲狀旁腺並保留其用於自體移植（圖2）。通過自發熒光鑒定甲狀旁腺的敏感性為90％。作者需要大約3分鐘來準備使用成像系統，並且需要3分鐘來觀察一側的甲狀旁腺，包括光致文檔。總而言之，作者計算了該程序額外10分鐘的操作時間。

圖2

在中央淋巴結清掃期間發現下甲狀旁腺並粘附在淋巴結上。在近紅外模式（b）中，甲狀旁腺組織顯示出明顯的藍紫色; （a）顯示暴露於白光的相同甲狀旁腺。

討論

甲狀旁腺的特徵在於當暴露於近紅外光時具有獨特的自發熒光。這種效果可以在術中使用，以區別於甲狀腺組織，淋巴結和脂肪組織。Paras等人首次描述了激發波長為785nm和峰值發射為822nm的熒游標記。隨後的臨床研究證實了自體熒光光譜法在術中甲狀旁腺檢測中的應用。所應用的系統由785nm二極體激光器，光纖探針和光譜儀組成。麥克瓦德等人。調查了近150名接受宮頸手術的患者，報告敏感性為97％.19-21 De Leeuw等。2016年通過使用商業上可獲得的吲哚菁綠熒光成像裝置（Fluobeam 800，Fluoptics）驗證自發熒光成像，該裝置激發波長為750nm的組織並收集波長超過800nm的近紅外光。該系統提供熒光結構的實時圖像。作者報告的敏感性為94％，特異性為80％.23

與De Leeuw等人類似，作者打算通過使用市售的近紅外內窺鏡系統來檢測甲狀旁腺自發熒光。然而，與應用二極體激光器產生近紅外光的另外兩個研究小組相反，作者的系統包括能夠在白光和近紅外光之間切換的氙光源。使用的電荷耦合器件相機對藍色通道中的近紅外光敏感。在近紅外模式中，光源不發射藍光，並且發出非常少的綠光和紅光，以提供周圍組織的可視化。與McWade等人生成的術中圖像相比，這是一個主要優點。和De Leeuw等人.19-22 McWade等人。旨在表徵這種獨特的甲狀旁腺熒光團的分布和生化特性.24生化和結構分析表明，它主要存在於細胞質細胞器中，但不存在於細胞核，細胞膜或細胞外結締組織中。熒光團的分子量約為15kDa，對熱和蛋白酶活性具有相對抗性。

甲狀旁腺腺瘤的鑒定通常不是主要問題。在大多數情況下，擴大的甲狀旁腺可以在術前定位，並使用微創方法切除。甲狀旁腺檢測在廣泛的甲狀腺手術中變得更為重要，例如甲狀腺全切除術或中央淋巴結清掃術。根據Edafe等人2014年的一項薈萃??分析，1甲狀腺手術後術後短暫和永久性甲狀旁腺功能減退症的估計患病率分別為19％至38％和0％至3％。為了防止這種併發症，最重要的是進行仔細的囊膜剝離並評估血管蒂到甲狀旁腺。應盡一切努力在手術的早期階段定位甲狀旁腺。自發熒光成像可能有助於實現這一目標。如果需要進行中央淋巴結清掃，位於甲狀腺韌帶內的下甲狀旁腺特別容易被意外切除。在這裡，作者看到了使用術中定位技術的另一個有力論據。在本系列中，作者通過自發熒光鑒定了幾個下甲狀旁腺，否則自體移植就會丟失。

儘管吲哚菁綠和甲狀旁腺熒光染料的光譜特徵大致相似，但本研究中使用的近紅外/吲哚菁綠系統尚未完全優化用於檢測相當弱的甲狀旁腺自發熒光。因此，所描述的技術不能用作真正的篩選工具，並且不能由經驗豐富的內分泌外科醫生取代細緻的解剖。甲狀旁腺通常被脂肪組織鞘覆蓋，其吸收近紅外光並需要被部分去除以顯示甲狀旁腺囊。然而，該技術是驗證甲狀旁腺組織存在的理想選擇。

總體而言，這項初步研究給出了自體熒光成像在甲狀腺切除術中識別甲狀旁腺的效用的第一印象。現在認為這個新概念將在未來得到肯定，但到目前為止它已被證明是可靠的，這為時過早。它將不得不與其他技術競爭，如吲哚菁綠增強熒光成像，目前有幾個支持者。作者認為，直接比較這兩種不同的方法是值得的。

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！