Хирургия под контролем флуоресцентной визуализации

Хирургия под контролем флуоресцентной визуализации
Хирургия под контролем флуоресцентной визуализации
Специальность	онкология (хирургия)
	[ править в Викиданных ]

Хирургия под флуоресцентным контролем ( FGS ), также называемая хирургией под флуоресцентным изображением или, в конкретном случае резекции опухоли, резекцией под флуоресцентным контролем , представляет собой метод медицинской визуализации, используемый для обнаружения флуоресцентно- меченных структур во время операции. ^[1] Подобно стандартной хирургии под визуальным контролем , ФГС имеет целью руководство хирургической процедурой и предоставление хирургу визуализации операционного поля в реальном времени . По сравнению с другими методами медицинской визуализации, ФГС дешевле и превосходит по разрешению и количеству обнаруживаемых молекул. ^[2] Недостатком является то, что глубина проникновения обычно очень мала (100 мкм) в видимом диапазоне длин волн , но может достигать 1–2 см при длин волн возбуждения в ближнем инфракрасном диапазоне . использовании ^[3]

Устройства обработки изображений

ФГС выполняется с использованием устройств визуализации с целью предоставления одновременной информации в режиме реального времени из цветных изображений отражения (яркое поле) и флуоресцентного излучения. Для возбуждения и освещения образца используют один или несколько источников света. Свет собирается с помощью оптических фильтров, соответствующих спектру излучения флуорофора . фотообъективы и цифровые камеры ( CCD или CMOS Для создания конечного изображения используются ). Обработка видео в реальном времени также может выполняться для повышения контрастности во время обнаружения флуоресценции и улучшения соотношения сигнал/фон . В последние годы появился ряд коммерческих компаний, предлагающих устройства, специализирующиеся на флуоресценции в ближнем ИК-диапазоне, с целью извлечь выгоду из роста использования индоцианинового зеленого (ICG) не по назначению. Однако коммерческие системы с несколькими каналами флуоресценции также существуют в продаже для использования с флуоресцеином и протопорфирином IX (PpIX). ^{[ нужна ссылка ]}

Источники возбуждения

Возбуждение флуоресценции осуществляется с помощью различных источников света. ^[4] галогенных ламп Преимущество заключается в том, что они обеспечивают высокую мощность при относительно низкой стоимости. Используя различные полосовые фильтры , один и тот же источник можно использовать для создания нескольких каналов возбуждения от УФ до ближнего инфракрасного диапазона. Светоизлучающие диоды (СИД) стали очень популярными для недорогого широкополосного освещения и узкополосного возбуждения в ФГС. ^[5] Благодаря характерному спектру излучения света можно выбрать узкий диапазон длин волн, соответствующий спектру поглощения данного флуорофора , без использования фильтра, что еще больше снижает сложность оптической системы. Для освещения образца белым светом подходят как галогенные лампы, так и светодиоды. Возбуждение также можно осуществлять с помощью лазерных диодов , особенно когда необходима высокая мощность в коротком диапазоне длин волн (обычно 5–10 нм). ^[6] В этом случае система должна учитывать пределы воздействия лазерного излучения. ^[7]

Методы обнаружения

Живые изображения флуоресцентного красителя и операционного поля получаются с помощью комбинации фильтров, линз и камер. Во время открытой операции обычно предпочитают ручные устройства из-за их простоты использования и мобильности. ^[8] Для установки системы над операционным полем можно использовать подставку или кронштейн, особенно если вес и сложность устройства высоки (например, при использовании нескольких камер). Основным недостатком таких устройств является то, что освещение в операционной может мешать каналу эмиссии флуоресценции, что приводит к снижению отношения сигнал/фон. Эту проблему обычно решают путем затемнения или выключения света в кинотеатре во время обнаружения флуоресценции. ^[9]

ФГС также можно проводить с использованием минимально инвазивных устройств, таких как лапароскопы или эндоскопы . В этом случае к концу зонда крепится система фильтров, линз и камер. ^[10] В отличие от открытой операции фон от внешних источников света снижается. Тем не менее, плотность мощности возбуждения в образце ограничена низкой светопропускаемостью оптоволокна эндоскопов и лапароскопов, особенно в ближнем инфракрасном диапазоне. Более того, способность собирать свет значительно снижается по сравнению со стандартными линзами для визуализации, используемыми в устройствах для открытой хирургии. Устройства ФГС также можно использовать в роботизированной хирургии (например, в хирургической системе да Винчи ). ^[11]

Клинические применения

Основным ограничением ФГС является доступность клинически одобренных флуоресцентных красителей, имеющих новые биологические показания. Индоцианин зеленый (ИКГ) широко используется в качестве неспецифического средства для обнаружения сторожевых лимфатических узлов во время хирургического вмешательства. ^[12] Основное преимущество ICG состоит в поглощении и излучении света в ближней инфракрасной области. ^[3] позволяющий обнаруживать узлы на глубине нескольких сантиметров ткани. Для той же цели можно использовать и метиленовый синий , пик возбуждения которого находится в красной части спектра. ^[13] Осуществлены первые клинические применения с использованием опухолеспецифических агентов, которые обнаруживают отложения рака яичников во время операции. ^[14]

История

Первое использование ФГС относится к 1940-м годам, когда флуоресцеин впервые был использован у людей для улучшения визуализации опухолей головного мозга, кист, отеков и кровотока in vivo. ^[15] В наше время его использование прекратилось, пока многоцентровое исследование в Германии не пришло к выводу, что ФГС для помощи в проведении резекции глиомы на основе флуоресценции PpIX обеспечивает значительную краткосрочную пользу. ^[16]

См. также

Ссылки

^ Стюарт, Хейзел Л.; Берч, Дэвид Дж. С. (2021). «Хирургия под флуоресцентным контролем» . Методы и приложения во флуоресценции . 9 (4): 042002. Бибкод : 2021MApFl...9d2002S . дои : 10.1088/2050-6120/ac1dbb . ISSN 2050-6120 . ПМИД 34399409 . S2CID 237149829 .
^ СП Франджиони (август 2008 г.). «Новые технологии визуализации рака человека» . Дж. Клин. Онкол . 26 (24): 4012–21. дои : 10.1200/JCO.2007.14.3065 . ПМЦ 2654310 . ПМИД 18711192 .
^ Jump up to: ^а ^б Праль С. «Оптическое поглощение индоцианинового зеленого (ICG)» . Омик.орг . ОМЛК.
^ Аландер Й.Т., Каартинен И., Лааксо А., Патиля Т., Спиллманн Т., Тучин В.В., Венермо М., Велисуо П. (2012). «Обзор флуоресцентной визуализации индоцианинового зеленого в хирургии» . Int J Biomed Imaging . 2012 : 940585. doi : 10.1155/2012/940585 . ПМК 3346977 . ПМИД 22577366 .
^ Жу, С; Кианзад, В; Чокан, Р; Гупта, С; Окетокун, Р; Франджиони, СП (май – июнь 2009 г.). «Мощные, управляемые компьютером источники света на основе светодиодов для флуоресцентной визуализации и хирургии под визуальным контролем» . Молекулярная визуализация . 8 (3): 156–65. дои : 10.2310/7290.2009.00009 . ПМК 2766513 . ПМИД 19723473 .
^ Жу, Сильвен; Кутар, Жан-Гийом; Жоссеран, Вероника; Ригини, Кристиан; Динтен, Жан-Марк; Колл, Жан-Люк (2012). «Раздвигая границы хирургии под контролем флуоресцентных изображений». Отдел новостей SPIE . дои : 10.1117/2.1201212.004621 . ISSN 1818-2259 .
^ «Архивная копия» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 27 сентября 2007 г. Проверено 28 декабря 2009 г. {{cite web}}: CS1 maint: архивная копия в заголовке ( ссылка )
^ «Обновление физики» . физика сегодня . Американский институт физики. 31 октября 2011. Архивировано из оригинала 27 октября 2012 года . Проверено 18 сентября 2018 г.
^ ван дер Ворст Дж.Р., Шаафсма Б.Е., Вербек Ф.П., Хаттеман М., Миог Дж.С., Ловик К.В., Лиферс Г.Дж., Франджиони Дж.В., ван де Вельде К.Дж., Вармайер А.Л. (декабрь 2012 г.). «Рандомизированное сравнение флуоресцентной визуализации в ближнем инфракрасном диапазоне с использованием индоцианинового зеленого и технеция 99 (m) с патентованным синим или без него для процедуры исследования сторожевых лимфатических узлов у пациентов с раком молочной железы» . Энн. Хирург. Онкол . 19 (13): 4104–11. дои : 10.1245/s10434-012-2466-4 . ПМЦ 3465510 . ПМИД 22752379 .
^ Грей, округ Колумбия, Ким Э.М., Котеро В.Е., Баджадж А., Штаудингер В.П., Хехир К.А., Язданфар С. (август 2012 г.). «Двухрежимная лапароскопическая флуоресцентная хирургия под визуальным контролем с использованием одной камеры» . Биомед Опт Экспресс . 3 (8): 1880–90. дои : 10.1364/BOE.3.001880 . ПМК 3409706 . ПМИД 22876351 .
^ Росси Э.К., Иванова А., Боггесс Дж.Ф. (январь 2012 г.). «Роботизированное картирование лимфатических узлов под контролем флуоресценции с помощью ICG при гинекологических злокачественных новообразованиях: технико-экономическое обоснование». Гинекол. Онкол . 124 (1): 78–82. дои : 10.1016/j.ygyno.2011.09.025 . ПМИД 21996262 .
^ Аландер, Ярмо Т.; Каартинен, Илкка; Лааксо, Аки; Патиля, Томми; Спиллманн, Томас; Тучин Валерий Владимирович; Венермо, Маарит; Вялисуо, Петри (1 января 2012 г.). «Обзор флуоресцентной визуализации индоцианинового зеленого в хирургии» . Международный журнал биомедицинской визуализации . 2012 : 940585. doi : 10.1155/2012/940585 . ПМК 3346977 . ПМИД 22577366 .
^ Мацуи, Ая; Танака, Эйичи; Чхве, Хак Су; Кианзад, Жизнь; Жу, Сильвен; Ломнес, Стивен Дж.; Франджиони, Джон В. (2010). «Идентификация мочеточников в ближнем инфракрасном диапазоне с использованием флуоресценции в режиме реального времени с использованием метиленового синего» . Хирургия 148 (1): 78–8 дои : 10.1016/j.surg.2009.12.003 . ПМК 2886170 . ПМИД 20117811 .
^ Фанг Дж (19 сентября 2011 г.). «Светящиеся раковые клетки помогают хирургам удалять опухоли яичников» . ЗДНет . CBS Интерактив.
^ Мур, Джордж; Пейтон, Уильям Т.; Френч, Лайл А.; Уоктер, Уолтер В. (1948). «Клиническое использование флуоресцеина в нейрохирургии: локализация опухолей головного мозга». Журнал нейрохирургии . 5 (4): 392–398. дои : 10.3171/jns.1948.5.4.0392 . ПМИД 18872412 .
^ Штуммер, В; Пихльмайер У; Мейнель Т; Вистлер О.Д.; Занелла Ф; Рейлен Х.Дж. (2006). «Хирургия под флуоресцентным контролем с использованием 5-аминолевулиновой кислоты при резекции злокачественной глиомы: рандомизированное контролируемое многоцентровое исследование III фазы». Ланцет онкологии . 7 (5): 392–401. дои : 10.1016/s1470-2045(06)70665-9 . ПМИД 16648043 .

[1] Стюарт, Хейзел Л.; Берч, Дэвид Дж. С. (2021). «Хирургия под флуоресцентным контролем» . Методы и приложения во флуоресценции . 9 (4): 042002. Бибкод : 2021MApFl...9d2002S . дои : 10.1088/2050-6120/ac1dbb . ISSN 2050-6120 . ПМИД 34399409 . S2CID 237149829 .

[pmid18711192-2] СП Франджиони (август 2008 г.). «Новые технологии визуализации рака человека» . Дж. Клин. Онкол . 26 (24): 4012–21. дои : 10.1200/JCO.2007.14.3065 . ПМЦ 2654310 . ПМИД 18711192 .

[ICG-3] Jump up to: ^а ^б Праль С. «Оптическое поглощение индоцианинового зеленого (ICG)» . Омик.орг . ОМЛК.

[pmid22577366-4] Аландер Й.Т., Каартинен И., Лааксо А., Патиля Т., Спиллманн Т., Тучин В.В., Венермо М., Велисуо П. (2012). «Обзор флуоресцентной визуализации индоцианинового зеленого в хирургии» . Int J Biomed Imaging . 2012 : 940585. doi : 10.1155/2012/940585 . ПМК 3346977 . ПМИД 22577366 .

[5] Жу, С; Кианзад, В; Чокан, Р; Гупта, С; Окетокун, Р; Франджиони, СП (май – июнь 2009 г.). «Мощные, управляемые компьютером источники света на основе светодиодов для флуоресцентной визуализации и хирургии под визуальным контролем» . Молекулярная визуализация . 8 (3): 156–65. дои : 10.2310/7290.2009.00009 . ПМК 2766513 . ПМИД 19723473 .

[GiouxCoutard2012-6] Жу, Сильвен; Кутар, Жан-Гийом; Жоссеран, Вероника; Ригини, Кристиан; Динтен, Жан-Марк; Колл, Жан-Люк (2012). «Раздвигая границы хирургии под контролем флуоресцентных изображений». Отдел новостей SPIE . дои : 10.1117/2.1201212.004621 . ISSN 1818-2259 .

[7] «Архивная копия» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 27 сентября 2007 г. Проверено 28 декабря 2009 г. {{cite web}}: CS1 maint: архивная копия в заголовке ( ссылка )

[8] «Обновление физики» . физика сегодня . Американский институт физики. 31 октября 2011. Архивировано из оригинала 27 октября 2012 года . Проверено 18 сентября 2018 г.

[pmid22752379-9] ван дер Ворст Дж.Р., Шаафсма Б.Е., Вербек Ф.П., Хаттеман М., Миог Дж.С., Ловик К.В., Лиферс Г.Дж., Франджиони Дж.В., ван де Вельде К.Дж., Вармайер А.Л. (декабрь 2012 г.). «Рандомизированное сравнение флуоресцентной визуализации в ближнем инфракрасном диапазоне с использованием индоцианинового зеленого и технеция 99 (m) с патентованным синим или без него для процедуры исследования сторожевых лимфатических узлов у пациентов с раком молочной железы» . Энн. Хирург. Онкол . 19 (13): 4104–11. дои : 10.1245/s10434-012-2466-4 . ПМЦ 3465510 . ПМИД 22752379 .

[pmid22876351-10] Грей, округ Колумбия, Ким Э.М., Котеро В.Е., Баджадж А., Штаудингер В.П., Хехир К.А., Язданфар С. (август 2012 г.). «Двухрежимная лапароскопическая флуоресцентная хирургия под визуальным контролем с использованием одной камеры» . Биомед Опт Экспресс . 3 (8): 1880–90. дои : 10.1364/BOE.3.001880 . ПМК 3409706 . ПМИД 22876351 .

[pmid21996262-11] Росси Э.К., Иванова А., Боггесс Дж.Ф. (январь 2012 г.). «Роботизированное картирование лимфатических узлов под контролем флуоресценции с помощью ICG при гинекологических злокачественных новообразованиях: технико-экономическое обоснование». Гинекол. Онкол . 124 (1): 78–82. дои : 10.1016/j.ygyno.2011.09.025 . ПМИД 21996262 .

[12] Аландер, Ярмо Т.; Каартинен, Илкка; Лааксо, Аки; Патиля, Томми; Спиллманн, Томас; Тучин Валерий Владимирович; Венермо, Маарит; Вялисуо, Петри (1 января 2012 г.). «Обзор флуоресцентной визуализации индоцианинового зеленого в хирургии» . Международный журнал биомедицинской визуализации . 2012 : 940585. doi : 10.1155/2012/940585 . ПМК 3346977 . ПМИД 22577366 .

[13] Мацуи, Ая; Танака, Эйичи; Чхве, Хак Су; Кианзад, Жизнь; Жу, Сильвен; Ломнес, Стивен Дж.; Франджиони, Джон В. (2010). «Идентификация мочеточников в ближнем инфракрасном диапазоне с использованием флуоресценции в режиме реального времени с использованием метиленового синего» . Хирургия 148 (1): 78–8 дои : 10.1016/j.surg.2009.12.003 . ПМК 2886170 . ПМИД 20117811 .

[14] Фанг Дж (19 сентября 2011 г.). «Светящиеся раковые клетки помогают хирургам удалять опухоли яичников» . ЗДНет . CBS Интерактив.

[15] Мур, Джордж; Пейтон, Уильям Т.; Френч, Лайл А.; Уоктер, Уолтер В. (1948). «Клиническое использование флуоресцеина в нейрохирургии: локализация опухолей головного мозга». Журнал нейрохирургии . 5 (4): 392–398. дои : 10.3171/jns.1948.5.4.0392 . ПМИД 18872412 .

[16] Штуммер, В; Пихльмайер У; Мейнель Т; Вистлер О.Д.; Занелла Ф; Рейлен Х.Дж. (2006). «Хирургия под флуоресцентным контролем с использованием 5-аминолевулиновой кислоты при резекции злокачественной глиомы: рандомизированное контролируемое многоцентровое исследование III фазы». Ланцет онкологии . 7 (5): 392–401. дои : 10.1016/s1470-2045(06)70665-9 . ПМИД 16648043 .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]