术中无标记识别甲状旁腺的新方式

2018-12-24 09:48 来源:丁香园 作者:柯立池
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甲状腺切除术可误切或损伤甲状旁腺(PG),而甲状旁腺切除时,如果未能有效识别病变甲状旁腺组织,也可能导致术后一系列并发症。甲状腺手术中,PG 的误切发生率为 5%-22%,其中,15%-30% 的患者会出现短暂的低钙血症(小于 6 个月),而永久性的低钙血症发生率为 7%。甲状旁腺切除术时,未能有效识别或未能准确切除病变 PGs 的发现率为 5-10%,这会导致持续的低钙血症。而再次手术不仅费用昂贵,并发症也更多。

尽管术前可进行影像学定位,如超声、锝-99m 甲状旁腺显像以及 CT 检查等有助于定位病变组织,但是许多外科医生仍然依靠经验去识别甲状旁腺。因此,非侵入性无标记术中精准识别 PGs 意义重大。

近红外自体荧光(NIRAF)技术是利用甲状旁腺可发射较强的 NIRAF 信号并通过成像系统对 NIRAF 进行检测从而鉴别甲状旁腺。探测 NIRAF 信号为原理的各种系统中,手持光纤探针的光谱系统的原理为将 NIRAF 组织呈现为光谱数据,近红外(NIR)成像系统则是通过在成像系统中显示灰度图像。

然而,这些装置在进行 NIRAF 检测时,都存在一个问题,那就是 NIRAD 检测时易受到手术室灯光中 NIR 元素的干扰,而如果手上室灯光频繁熄灭,则会干扰正常手术。

基于以上背景,来自美国范德堡大学的 Giju Thomas 博士等人进行了一项研究,通过优化光纤探针光谱系统,发明了一种手持外科引导装置,简称为甲状旁腺眼(PTeye)。

这个装置可以调节手术室中周围灯光,且操作界面精准,更利于术者的术中操作。与此同时,还发明了一个覆盖组织成像系统(OTIS),通过收集 NIRAF 信号,转化成可见图像,投射于手术视野中。如此一来,可以降低对远程图像显示器的需求,减少图像错误(图 1-5)。

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图 1、甲状旁腺眼(PTeye)系统。(A)封装激光和探测器的控制台(B)可拆卸和可灭菌的光纤探头(C)激活组织近红外自荧光。(D)直观地告知外科医生组织是否含有甲状旁腺的显示器。

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图 2、改进的商用近红外成像系统包括 (A)785 纳米激光源 (用于组织照明)(B) 一种商用近红外照相机 (Kral Storz), 经过改进,允许近红外自荧光 (NIRAF) 和白光捕获操作场 (C) 一种带有远程显示监视器的控制单元, 用于显示所获得的 NIRAF 图像。

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图 3、(A) 覆盖组织成像系统 (OTIS) 的组成如下 (1)785 纳米激光源输出 (2) 近红外 (NIR) 摄像机 (3) 耦合光学 (4) 一个可视图像投影仪 (5) 用于输出投影信号的聚焦光学 (6) 彩色摄像机对手术现场进行成像;B. 工作流程在 OTIS-NIRAF(近红外荧光) 检测从组织, 然后可见光图像投影覆盖直接到组织内的孔径场。

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图 4、(A) 放置在疑似甲状旁腺组织上的 PTeye 的手持式光纤探针 (B) 甲状腺近红外自荧光 (NIRAF) 基线下建立 PTeye,测量来自甲状腺 5 个随机点。(C) 甲状旁腺组织「阳性」时显示界面。(D) 当甲状旁腺癌组织呈阴性时,将设置检测率>1.2 进行鉴别;在这项研究中,听觉反馈保持在听不见的状态,且将关闭显示界面。

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图 5、(A) 使用改进的商用近红外 (NIR) 成像系统时的术中工作流程 (B) 白光图像显示的手术野与健康甲状旁腺指出的黑色箭头 (C) 相应的近红外自体荧光 (NIRAF) 图像显示相应的甲状旁腺 (用白色箭头) 明显高于 NIRAF 强度相比邻近组织。

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图 6、(A) 使用覆盖组织成像系统 (OTIS) 时的术中工作流程 (B) 用近红外 (NIR) 荧光墨水绘制的网格 (C) OTIS 校准与投影图像覆盖精确对准实际油墨网格 (D) 无投影覆盖的手术野; 白色箭头表示健康的甲状旁腺,外科医生所见; 投影的白色矩形有助于将 OTIS 定位在合适区域 (E) 甲状旁腺在可见的投射下,亮绿光会精确覆盖,而相邻组织结构未被覆盖 (F) 无投影覆盖的区域 (G) 病变甲状旁腺的投影覆盖。

本研究通过评估这两种新装置的特点来比较鉴别甲状旁腺的有效性,并对比一个改进后 NIR 成像系统。旨在找出最有效,无创且无标记的术中进行 PG 检测的装置,了解三者的误差情况,并评估各装置的优缺点和局限性。文章近期发表 SURGERY 上。

研究分别利用 PTeye(N = 20)和覆盖组织成像系统(OTIS,N = 15)及改进后 NIR 成像系统(N = 6),41 例患者均进行甲状腺切除或甲状旁腺腺切除术,术者通过对残余甲状旁腺及切除甲状旁腺组织进行检测,以确定系统的准确性。

PTeye 技术测定 20 名患者中 55 处甲状旁腺组织和 198 处非甲状旁腺组织。经过改进后的 NIR 成像系统测定了 6 名患者的 9 处 PGs, 而 OTIS 测定了 15 名患者中的 35 处 PGs。

检测结果显示三者方法甲状旁腺 NIRAF 信号均高于非甲状旁腺组织(图 7),且三种方法均呈现出较高的 PG 检测率,PTeye 识别了 98% 的甲状旁腺腺体,NIR 成像系统和 OTIS 分别识别了 100% 和 97% 的甲状旁腺。此外,OTIS 的甲状旁腺能直接在手术视野中显示 PG,而 PTeye 识别 PGs 不受手术室的灯光干扰。

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图 7、三种方法甲状旁腺及非甲状旁腺组织 NIRAF 信号比较

总结,PTeye 在手术灯光照射时,也可用于识别甲状旁腺。而 NIR 成像系统对甲状旁腺成像敏感性较高,而 OTIS 可直接在手术视野中提高甲状旁腺的识别,这些无标记技术可作为术中甲状旁识别的辅助手段。


编辑: 贾俊君

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