术中精准医学诊疗方法——光学分子影像手术导航技术

随着医学影像技术的发展，光学分子影像手术导航技术作为一种新兴的医学影像方法，可以辅助医生在实施肿瘤切除的过程中，精确定位肿瘤的边界。临床实验表明，该方法能够为医生实施精准手术提供强大的帮助，并提高患者的术后生存率。文章主要综述了目前光学分子影像手术导航系统的进展，以期为临床精准医学手术治疗提供一种有效的方法。

机场围界入侵报警系统的设计

结合机场的地域特征,介绍一种检测人入侵行为的设计方案。以激光光电感应作为传感器件,通过对89C52单片机进行C语言编程,检测和判断人入侵事件。通过大量实验获取样本时间点,利用聚类分析的算法有效排除掉噪声点,得到可靠样本空间,计算出可信赖样本阈值范围,经实验验证入侵判断误报率符合要求。

基于NaGdF_4:Yb,Er纳米颗粒的磁共振/上转换发光双模态探针的构建及胰腺癌体内成像研究

目的制备以顺磁性稀土纳米颗粒为基质的高发光强度上转换纳米颗粒,并对其表面生物相容性及功能化修饰,分析肿瘤靶向纳米探针在胰腺癌诊断的成像应用,为下一步术中导航奠定基础。方法采用高温法合成NaGdF_4:Yb,Er纳米颗粒,表面构建核壳结构,外修饰聚乙二烯(PEG)以增强发光强度及生物相容性,耦联靶向基团实现胰腺癌特异性组织识别。通过胰腺癌原位动物模型开展磁共振/上转换发光双模态成像及病理学评估。结果标准化Er^(3+)粒子浓度以后,包壳后纳米颗粒的整体发光强度是包壳前的70倍,平均粒径为(18.6±0.9)nm。耦联靶向基团后水合尺寸明显增大,但未出现其他峰位。靶向探针在体外实验中较对照组有明显T1信号增强作用。MRI成像结果,探针于肿瘤T1增强的峰值时间出现在注射后4 h,肿瘤区域T1信号下降达79%。上转换成像结果,上转换发光峰值时间也出现在第4小时,之后随时间持续下降。探针组织分布大部分集中在正常肺脏,但摄取量很低,不及注射总量的10%,表现出很好的安全性。结论基于上转换发光纳米颗粒探针,在体内能够实现胰腺癌的检测,展现出了在早期胰腺癌诊断及术中导航的临床转化价值。

光学分子影像手术导航系统中图像融合算法研究

手术中肿瘤的精确定位一直是国际上的研究热点及挑战性问题.对光学分子影像手术导航系统中的图像融合算法进行了研究,对图像数据进行预处理后,利用梯度信息确定荧光图像兴趣点,缩小配准点的搜索区域.配准过程采用穷尽搜索策略,以平均绝对差(MAD)、均方差(MSD)和归一化积相关(NPROD)作为相似性度量,并利用域法修正的方法对兴趣点坐标进行修正,避免了因兴趣点过度偏离图像中心而导致配准失败.该算法将32组图像数据的平均配准时间从原始算法的539.384 s缩短到43.200 6 s(MAD),46.685 3 s(MSD)及85.978 6 s(NPROD).采用这3种相似性度量算法的融合效果均优于原始算法.

基于光学分子影像的术中肿瘤精确导航技术

肿瘤是严重危害人类生命和健康的常见病和多发病，如何在早期发现肿瘤组织及如何在手术过程中实现肿瘤的精确定位成为了近年来国际上的研究热点。随着医学影像技术的不断发展，光学分子影像手术导航技术作为一种新兴的医学影像方法，有望实现手术过程中对肿瘤及其他病灶组织的边界信息的快速、准确、客观的定位，有效地提高手术的成功率，并提高患者的术后生存率。文章主要综述了光学分子影像手术导航技术方面的研究进展，以期为肿瘤的精准手术提供一种有效的方法。

原始荧光模式下吲哚菁绿荧光血管造影技术辅助直肠癌根治术中保留左结肠动脉可行性研究

目的探讨原始荧光模式下吲哚菁绿(ICG)荧光血管造影技术辅助直肠癌根治术中肠系膜下动脉(IMA)分支分型及保留左结肠动脉(LCA)的可行性。方法回顾性分析2022年6~12月在中国医学科学院肿瘤医院由同一术者手术治疗的32例直肠癌病人的资料。采用高分辨增强CT影像技术、ICG荧光血管造影技术判断IMA分型,并与IMA裸化后解剖分型比较。观察影像分型、荧光分型与解剖分型的符合率,分析ICG荧光血管造影技术辅助LCA保留的近期结局。结果32例术前影像分型:Ⅰ型15例(46.8.%),Ⅱ型7例(21.9%),Ⅲ型4例(12.5%),Ⅳ型3例(9.4%),未能辨认分型3例(9.4%);术中均顺利完成IMA血管分型,包括Ⅰ型17例(53.1%),Ⅱ型11例(34.3%),Ⅲ型2例(6.3%),Ⅳ型2例(6.3%)。影像分型符合率为81.3%,荧光分型符合率为100%,两者差异有统计学意义(P=0.032)。除2例Ⅳ型,其余30例均成功保留LCA。IMA根部淋巴结清扫时间(15.5±7.1)min,术后住院时间中位数7(6,8)d。无中转开放手术病例。1例发生术后腹腔出血,行二次手术止血,无肠梗阻、吻合口漏等并发症发生。结论原始荧光模式下术中ICG荧光血管造影技术较术前影像判断IMA分支分型准确率更高,并可辅助LCA保留,值得临床进一步关注和研究。

基于肠脂垂的近红外荧光血管造影技术在预防腹腔镜超低位直肠癌经括约肌间切除术后吻合口漏中的应用价值

目的:探讨基于肠脂垂的近红外荧光血管造影技术在预防腹腔镜超低位直肠癌经括约肌间切除术(ISR)后吻合口漏(AL)中的应用价值。方法:回顾性收集505例于2012年1月至2022年5月在北京大学第一医院和中国医学科学院肿瘤医院行ISR手术的低位直肠癌患者的临床资料,其中90例采用了肠脂垂荧光血管造影(FAEA),在单色原始荧光模式下进行FAEA血供评价和肠管离断位置的判断。将FAEA患者(n=90)和非FAEA患者(n=415)按照1∶2配对后,FAEA组(n=73)与非FAEA组(n=135)各因素平衡良好。主要终点为6个月内AL发生率。结果:FAEA组AL发生率显著低于非FAEA组(2.7%vs.11.1%,P=0.035)。Logistic回归分析显示男性(OR=2.650,95%CI=1.156~6.076,P=0.021)、接受新辅助放化疗(OR=6.795,95%CI=3.141~14.699,P<0.001)和肿瘤距肛缘距离≤4 cm(OR=4.754,95%CI=1.611~12.987,P=0.004)是AL的独立危险因素。保留LCA(OR=0.460,95%CI=0.227~0.929,P=0.030)、保护性回肠造口(OR=0.198,95%CI=0.083~0.474,P=0.004)和FAEA(OR=0.252,95%CI=0.071~0.900,P=0.034)是AL的独立保护因素。FAEA显著缩短术后住院时间[9(6~12)vs.10(8~13),P=0.008]。结论:FAEA血供评估方法可作为腹腔镜经括约肌间切除术后AL并发症的有效预防方式。

基于光学分子影像的肿瘤靶向手术导航技术应用现状与前景

恶性肿瘤一直威胁着人类生命健康,现有的影像检查方法（如CT、MRI及PET等）在术前诊断及术后疗效评估等方面发挥着重要的作用,然而临床上肿瘤的诊断在很大程度上还主要依赖于外科医师的观察和触诊[1].如何早期诊断肿瘤、验证术中病理分型、精确获取肿瘤边界及进行精准图像引导下的手术导航切除是目前临床上面临的挑战性问题.随着医学影像技术的发展,光学分子影像手术导航系统为解决该问题提供了方法[2].

光学分子影像“点亮肝胆胰外科精准手术

自1999年分子影像概念提出以来，光学分子影像技术已经在生物医学及临床外科等领域获得广泛的应用，并显示了独特的应用价值。尤其是在肝胆外科领域肝部肿瘤显影、解剖性肝切除、肝移植手术血管造影、胆管造影、胆漏胰漏成像等方面，该技术能够“点亮”外科拟手术区域，为精准手术提供便利。本文对光学分子影像技术在临床研究方面的优势及其手术应用局限性等方面进行了综述，并提出未来可能的改进方向。

吲哚氰绿介导的近红外光技术在微小肝脏肿瘤识别、切缘界定和精准手术导航的应用

目的 探讨吲哚氰绿（ICG）介导的近红外光技术在微小肝脏肿瘤识别、切缘界定和精准导航手术的价值.方法 2015年3月至9月南方医科大学珠江医院肝胆一科共收治11例微小肝脏肿瘤患者,男性5例,女性6例,年龄39 ～ 70岁,平均（55±10）岁;原发性肝癌9例,转移性肝癌2例.术中使用ICG介导的近红外光技术对肿物进行识别、边缘界定和导航手术,术后对肿瘤进行大小测量、荧光分型、病理检查.符合正态分布的计量资料通过两独立样本t检验进行统计学分析.结果 术中ICG分子荧光发现病灶15个,其中7个病灶通过肉眼观察、扪诊和ICG介导的近红外光技术均能发现;6个病灶仅通过ICG介导的近红外光技术识别,其中有4个卫星病灶在术前影像检查、术中肉眼观察、触摸均未发现;另外2例病灶虽然术前发现CT下有异常,但由于位置较深（距离肝脏表面＞1.5 cm）,肉眼观察、扪诊和ICG介导的近红外光技术检查均未能发现,切开肝实质1 cm后,ICG介导的近红外光技术识别肿瘤.15个病灶均经ICG分子荧光边界定界.切除肿瘤后,经荧光再测和病理检测,均获得了R0切缘.15个病灶分中,全荧光型7个,其中高分化肝癌5个,肝硬化结节2个;部分荧光型4个,其中中分化肝癌3个,高分化肝癌1个;环形荧光型4个,其中低分化肝癌2个,转移性肝癌2个.术前CT测量11个病灶的最大径（1.7±0.2）cm,术中ICG分子荧光测量最大径（1.7±0.3）cm,差异无统计学意义（t=-0.188,P＞0.05）.结论 ICG介导的近红外光技术在术中对微小肝脏肿瘤的识别、切缘界定、精准手术导航有重要价值.

吲哚菁绿近红外荧光显像技术在肝细胞癌肝切除术中的应用价值

目的探讨吲哚菁绿近红外荧光显像技术在肝细胞癌肝切除术中的临床应用价值。方法采用前瞻性研究方法。收集2014年10月至2015年2月解放军总医院临床诊断为肝细胞癌预行肝切除术24例患者的临床病理资料。术前（20．0—120．0h，平均47．5h）给予静脉注射吲哚菁绿（0．5mg／kg）。开腹暴露并游离肝脏后，手持荧光检测仪器探头，实时可视化显示肿瘤，并引导肿瘤完整切除后，继续对在体剩余肝脏尤其是切缘周围进行探测，将所有疑似病灶进行术中快速冷冻切片病理学检查。对离体肿瘤标本剖面进行荧光成像，结合病理学检查结果进行分析。观察指标：（1）术前发现肿瘤的荧光显像检查情况。（2）荧光显像检查发现新病灶情况。（3）离体标本肿瘤剖面荧光显像特点。（4）随访情况。采用电话或门诊随访，术后随访1年，每3个月复查一次增强CT及相关实验室检查，记录患者复发率和病死率。随访时间截至2015年10月。正态分布的计量资料采用平均数（范围）表示。结果（1）术前发现肿瘤的荧光显像检查情况：24例患者术前影像学检查发现24个肿瘤。其中能够在体肝脏表面肿瘤相应投射区域呈现荧光19个；肿瘤平均深度为0．36cm（0．00～0．65cm），平均直径为6．20cm（1．20～9．00cm）。未显现荧光5个，肿瘤平均深度为1．52cm（0．90～2．60cm），平均直径为4．60cm（1．50～7．80cm）。（2）荧光显像检查发现新发病灶情况：24例患者共发现新的疑似病灶13个，病灶平均深度为0．30cm（0．00～0．60cm），平均直径为0．65cm（0．20～1．20cm），术中快速冷冻切片病理学检查结果证实为肝硬化结节4个、癌3个（高分化1个、中分化2个）、异型增生2个、肝组织炎性改变2个、肝细胞脂肪变性2个。（3）离体标本肿瘤剖面荧光显像特点：24例患者的离体标本肿瘤中央剖开，探测剖面均显示很强的荧光。其中11个高分化肝癌均为肿瘤实质显像，而9个中分化肝癌中有2个属于肿瘤实质显像，7个为肿瘤周围肝组织环状显像，其他4例低分化肝癌则均属于肿瘤周围肝组织显像。（4）随访情况：术后24例患者随访1年，无死亡病例，其中3例患者肿瘤复发，平均复发时间为8．3个月（5．0～11．0个月）。复发患者均进行以外科治疗为主的综合治疗。结论吲哚菁绿介导近红外荧光显像技术能够在术中显示原发肿瘤部位，同时可探测到术前常规影像检查和术中视、触诊漏检的微小病灶，在提供术中肿瘤准确定位的同时，有助于肿瘤的彻底清除。

吲哚菁绿联合亚甲蓝在乳腺癌前哨淋巴结活检中的临床应用

目的:探讨吲哚菁绿(indocyanine green,ICG)联合亚甲蓝在乳腺癌前哨淋巴结活检(sentinel lymph node biopsy,SLNB)中的临床应用价值。方法:共入组39例乳腺癌患者,在光学分子影像手术导航系统(surgical navigation system,SNS)的引导下,使用ICG联合亚甲蓝实施SLNB。快速冰冻病理证实前哨淋巴结(sentinel lymph node,SLN)转移者,即刻行腋窝淋巴结清扫(axillary lymph node dissection,ALND);SLN阴性者免于ALND。结果:联合法实施SLNB检出率95%,成功检出SLN125个,平均检出3.2个SLN,准确率95.0%,灵敏度100%,假阴性率0%;蓝染法检出率87.2%,成功检出SLN71个,平均检出1.8个SLN,准确率89.7%,灵敏度93.7%,假阴性率为6.3%;统计结果采用x2检验,检验结果具有统计学意义。结论:ICG联合亚甲蓝实施乳腺癌SLNB成功率高,假阴性率低,临床效果不亚于亚甲蓝,是实施SLNB的新方法。

光学分子影像关键技术及应用研究

光学分子影像成为近年来医学影像学研究中的新兴热点之一,其以靶向性的分子影像探针为先决条件,以新兴成像模态为发展特色,以多模态分子影像技术为核心内容,以分子影像手术导航为应用出口,在预临床和临床应用方面都取得了突出的进展。在分子影像探针方面,靶向性的光学分子影像探针在疾病的诊断和治疗研究与应用中得到越来越多的关注。契伦科夫成像作为一种新型的光学分子成像模态,可以实现肿瘤的高灵敏早期检测与精准定位。在多模态分子影像方面,以光学为核心有机融合结构与代谢信息的多模态分子成像技术成为医学影像技术发展的前沿,研发实现结构、功能和分子影像数据的同机获取的光学多模态分子影像成像设备,为生物医学领域的研究提供更精细、更全面的生理病理信息。在分子影像手术导航方面,光学分子影像作为一种非入侵式的成像技术,实现手术过程中对肿瘤及病灶组织边界的实时、精准定位,有效的为外科医生提供辅助,从而提高患者的生存率。总之,光学分子影像技术的不断发展,为疾病的精确诊断与个性化治疗提供新的手段。

光动力治疗及荧光成像诊断裸鼠胰腺癌的实验研究

目的制备新型的光动力治疗（PDT）光敏剂及荧光纳米探针，并评估其在胰腺癌诊疗中的应用价值。方法利用MSNs包载ICG制成纳米探针ICG／MSNs，采用MTT法评估其毒性。ICG／MSNs与人胰腺癌细胞共同温育24h后，利用近红外体视荧光显微镜观察摄取情况。分别用PBS、ICG（10μg/ml）、MSNs和ICG／MSNs（含ICG10μg／ml）与人胰腺癌细胞共同温育24h，经（780±25）nm激光、以500mW／cm。的照射强度PDT后，用MTF法检测细胞存活率，评估治疗效果。建立荷人胰腺癌裸鼠皮下肿瘤模型，用小动物活体荧光成像仪（IVIS）观察ICG／MSNs在体分布情况。参照ICG按体质量0．5mg／kg的注射量，给PBS对照组、ICG组和ICG／MSNs组（4只／组）荷瘤裸鼠经尾静脉分别注射150μlPBS、ICG溶液和ICG／MSNs溶液，经同样的PDT疗程后，用IVIS的BLI功能观察肿瘤生长情况2周，评估在体PDT效果。用近红外体视荧光显微镜观察ICG／MSNs在人胰腺癌肿瘤上的荧光成像效果。采用单因素方差分析处理数据。结果ICG／MSNs直径约100nm，可被胰腺癌细胞摄取；胰腺癌细胞与ICG／MSNs、ICG、MSNs或PBS共同温育后，经PDT处理，存活率分别为（24．5±5．0）％、（81．2±1．6）％、（90．7±2．0）％和（93．4±1．7）％（F=212．289，P〈0．05）；其中ICG／MSNs组比ICG组治疗效果明显（P〈0．05）；荷瘤裸鼠经PDT12d后，肉眼观察ICG／MSNs组肿瘤无复发生长，ICG组和PBS对照组肿瘤生长明显。PBS对照组、ICG组和ICG／MSNs组肿瘤区域BL1分别为（61．2±7．7）×10^8、（56．7±9．0）×10^8和（2．4±1．5）×10^8（F=67．098，P〈0．05），其中ICG／MSNs组与ICG组差异有统计学意义（P〈0．05）。在近红外体视荧光显微镜下通过ICG／MSNs的荧光效果能清晰观察肿瘤位置。结论ICG／MSNs生物适应性良好，对胰腺癌细胞及在体胰腺癌肿瘤具有良好的成像及PDT效果。

吲哚菁绿荧光成像在开腹肝癌切除术中的应用分析

目的分析吲哚菁绿荧光成像在开腹肝癌切除术中的临床应用价值。方法前瞻性选取2017年7月至2018年12月西南医科大学附属医院肝胆外科收治的45例肝细胞癌患者为研究对象,其中男性26例,女性19例,年龄29~74(51±10)岁。患者均于术前72~96 h肘静脉注射吲哚菁绿。术中通过荧光成像系统定位肿瘤并切除,切除肿瘤后再次荧光检测肝断面和手术切缘。分析切除的肿瘤标本剖面荧光图像与肝细胞癌分化程度。结果45例患者术中均完成吲哚菁绿荧光成像。术前CT(或MRI)、腹部超声和术中荧光成像共检测到66个病灶。其中,肝癌原发病灶切除后,检测手术切缘及肝断面荧光,在10例患者中发现13个小病灶,多数位于切缘,最小肿瘤直径小于5 mm。在5例患者中发现了5个静脉癌栓,其中3个术前影像学检查未发现。切除肝癌标本剖面荧光图像:高分化肝细胞癌多数显示均匀荧光,中分化肝细胞癌显示部分荧光或环形荧光。结论吲哚菁绿荧光成像技术能够识别肝表面病灶,同时也能检测到切缘残留小病灶及静脉癌栓,提高了肝癌切除效率。

新型内窥镜成像系统的研究进展

微创手术由于出血少、愈合快、疼痛小等优点应用越来越广泛,内窥镜是微创手术中必不可少的医疗器械,为提高手术过程中微小肿瘤的检出率,图像增强方法、显微成像方法、荧光成像方法等被应用到了内窥镜成像中。本文介绍了现有的应用在微创手术中的内窥镜成像方法,并对比它们的优缺点以及未来的临床应用前景。

多模态多靶点多探针分子影像技术的创新与应用

分子影像(molecular imaging,MI)是现代分子生物学与先进医学影像技术相互结合的产物,是针对生理或病理相关的分子靶点,利用对应的高特异分子探针,基于先进的医学影像设备和技术,进行"活体"分子诊断.这一先进技术已逐步成为临床精准诊疗的重要工具.