荧光寿命成像技术创新 97%准确率肿瘤示踪 提高实体瘤手术切除准确性 还是FDA批准药物

• 麻省总医院布里格姆的研究人员用多种癌症类型的标本测试了他们的方法，包括肝脏、大脑、舌头、皮肤、乳房、骨骼和软组织

• 他们的视觉和定量技术结合了fda批准的注射药物和高速摄像机，可以在十亿分之一秒内检测到肿瘤类型的变化，准确率达到97%

在保留健康组织的情况下切除病人的肿瘤需要极高的精确度，外科医生通常必须依靠他们的眼睛和手来确定切割的位置。为了提高手术过程中肿瘤的可视化，已经研究了许多技术，包括荧光成像和高级显微镜，但这些技术未能被推广采用，而且大多数仅限于特定类型或亚型的癌症。通过荧光引导成像可以增强实体瘤的手术切除——荧光成像可以使用染料靶向癌症特异性分子，但标准成像技术在检测肿瘤边缘(或肿瘤周围正常组织的边缘)方面的准确性有限，因为不确定的肿瘤摄取和荧光染料的不完全清除，降低了通过传统基于荧光强度的成像来区分肿瘤与正常组织的准确性。

由麻省总医院Brigham分校的一个研究小组开发了一种可视化工具，结合高速摄像机和一种已被FDA批准用于肝功能测定的荧光染料注射，可以区分肿瘤组织和不同类型的正常组织。研究小组利用60多名接受过各种癌症手术的患者的标本，对这种被称为荧光寿命(FLT)成像的新成像技术进行了评估。研究小组在《自然生物医学工程》杂志上发表论文报告说，该技术在不同肿瘤类型上的准确率超过97%，有望提高癌症手术的准确性。

近红外染料吲哚菁绿（indocyanine green，ICG）是一种经FDA批准的、通过静脉注射进行血中滞留率、清除率和肝血流量等肝功能测定的药物。Kumar和他的同事在之前的临床前模型研究中发现，注射了这种称为吲哚菁绿(ICG)染料的小鼠的肿瘤组织与正常组织相比，具有更长的荧光寿命。这种差异使研究人员能够准确区分肿瘤组织和正常组织。Kumar他们使用的技术，称为荧光寿命FLT成像，采用了一种不同的策略——这项技术不是只依赖于针对癌症的染料，而是使用高速摄像机来检测组织发出的光特性的变化（转移）。他们研究表明，在各类实体瘤患者全身注射近红外染料吲哚菁绿后，肿瘤组织的荧光寿命(FLT)比非癌组织的荧光寿命更长。荧光寿命FLT中的这种肿瘤特异性转移可用于区分肿瘤与正常组织，其肿瘤类型的准确率超过97%，并且可以使用显微镜在细胞水平上可视化，并通过宽视场成像在较大的标本中可视化。

传统方法的荧光强度取决于成像系统参数、组织深度和肿瘤吸收的染料量，FLT是一种光物理性质，在很大程度上与这些因素无关。吲哚菁绿FLT显像可提高肿瘤手术的准确性。

Brigham总医院汇集了16家成员机构，包括学术医疗中心、顶级专科医院、社区医院、康复网络等。跨越多个这些实体的研究不仅仅是各部分的加和，而有助于从多个设置和专业领域提供见解和独特的观点。在这项研究中，研究小组将这个方法用于患者样本分析。研究小组首先分析了在麻省总医院接受肝癌手术和接受头颈癌手术的患者的样本。患者在手术前至少一天接受了ICG注射。麻省总医院(MGH)阿蒂诺拉·马蒂诺斯生物医学成像中心的通讯作者Kumar博士说:“这次合作令人兴奋。”“自2002年以来，我们的实验室一直在研究荧光寿命成像，但这是第一次有人将其与肿瘤成像和人体注射染料结合起来。通过这样做，我们已经开发出一种技术，可以准确区分肿瘤组织和健康组织的癌症类型。”

“这项技术将我们带到了实体肿瘤手术革命的边缘，”麻省总医院眼科和耳科耳鼻喉头颈外科主任Mark Varvares医学博士说。“通过使用先进的成像技术和染料，外科医生在不久的将来将有能力在肿瘤手术中更彻底地去除所有恶性细胞，同时，更有信心地保留正常组织，增强术后功能，在某些情况下改善病人的术后外观。”

在这项初步工作的基础上，该团队与多个机构合作，评估了来自60多名患者的标本，这些患者代表了多种癌症类型，包括肝脏、大脑、舌头、皮肤、骨骼和软组织，这些患者在麻省总医院、Mass Eye and Ear、宾夕法尼亚大学、英国纽卡斯尔大学和荷兰莱顿大学接受过治疗。该团队能够在细胞水平上检测到不同肿瘤类型和多个患者中一致的FLT变化。该技术还能够区分良性和转移性淋巴结。总的来说，它在区分肿瘤组织和健康组织方面的准确率超过97%。

作者指出，尽管吲哚菁绿(ICG)已被美国食品和药物管理局批准用于其他适应症，但尚未被批准用于临床作为肿瘤标记剂。研究人员的下一步是进行更大规模的临床试验，以测试ICG荧光寿命成像在手术中识别肿瘤的安全性和有效性。

Kumar说:“我们的研究表明，荧光寿命成像与ICG的结合可以改善手术切除，从而影响患者的生命。”“我们很高兴采取下一步措施，使我们的发现更接近临床影响。”