WikiDer > Хирургия под контролем флуоресцентного изображения

Fluorescence image-guided surgery
Хирургия под контролем флуоресцентного изображения
Специальностьонкология (хирургия)

Хирургия под флуоресцентным контролем (FGS), (также называемая «хирургией под контролем флуоресценции» или, в конкретном случае резекции опухоли, «резекцией под контролем флуоресценции») медицинская визуализация техника, используемая для обнаружения флуоресцентно маркированные структуры во время операции. Аналогично стандартному хирургия под визуальным контролем, FGS имеет целью направлять хирургическую процедуру и предоставлять хирургу визуализацию операционного поля в реальном времени. По сравнению с другими методами медицинской визуализации FGS дешевле и лучше с точки зрения разрешающая способность и количество обнаруживаемых молекул.[1] Недостатком является то, что глубина проникновения обычно очень мала (100 мкм) в видимые длины волн, но может достигать 1–2 см при длинах волн возбуждения в ближний инфракрасный используются.[2]

Устройства обработки изображений

FGS выполняется с использованием устройств визуализации с целью предоставления одновременной информации в реальном времени из цветных изображений. отражательная способность изображения (светлое поле) и флуоресцентное излучение. Один или несколько источников света используются для возбуждения и освещения образца. Свет собирается с помощью оптических фильтров, которые соответствуют спектру излучения флуорофор. Объективы для визуализации и цифровые камеры (CCD или же CMOS) используются для создания окончательного изображения. Обработка видео в реальном времени также может выполняться для повышения контрастности во время обнаружения флуоресценции и улучшения отношение сигнал / фон. В последние годы появился ряд коммерческих компаний, предлагающих устройства, специализирующиеся на флуоресценции в ближнем ИК-диапазоне, с целью извлечения выгоды из роста использования индоцианинового зеленого (ICG) не по назначению. Однако коммерческие системы с множеством каналов флуоресценции также существуют в продаже для использования с флуоресцеином и протопорфирином IX (PpIX).

Источники возбуждения

Возбуждение флуоресценции осуществляется с помощью различных источников света.[3] Галогенные лампы имеют то преимущество, что они обеспечивают высокую мощность при относительно низкой стоимости. Используя разные полосовые фильтры, один и тот же источник может быть использован для создания нескольких каналов возбуждения из УФ до ближнего инфракрасного диапазона. Светодиоды (Светодиоды) стали очень популярными для недорогого широкополосного освещения и узкополосного возбуждения в FGS.[4] Из-за характерного спектра излучения света узкий диапазон длин волн, который соответствует спектру поглощения данного флуорофор можно выбрать 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 выполнять с помощью лазерные диоды, особенно когда требуется высокая мощность в коротковолновом диапазоне (обычно 5-10 нм).[5] В этом случае система должна учитывать пределы воздействия лазерного излучения.[6]

Методы обнаружения

Прямые изображения флуоресцентного красителя и операционного поля получаются с использованием комбинации фильтров, линз и камер. В течение открытая операция, портативные устройства обычно предпочтительнее из-за простоты использования и мобильности.[7] Подставка или кронштейн могут использоваться для поддержания системы наверху операционного поля, особенно когда вес и сложность устройства высоки (например, когда используется несколько камер). Главный недостаток таких устройств в том, что операционные огни может мешать каналу излучения флуоресценции с последующим уменьшением отношения сигнал / фон. Эта проблема обычно решается приглушением или выключением освещения в кинотеатре во время обнаружения флуоресценции.[8]
FGS также может выполняться с использованием минимально инвазивных устройств, таких как лапароскопы или же эндоскопы. В этом случае к концу зонда прикрепляется система фильтров, линз и камер.[9] В отличие от открытой хирургии фон от внешних источников света уменьшается. Тем не менее, плотность мощности возбуждения в образце ограничена низким светопропусканием волоконная оптика в эндоскопах и лапароскопах, особенно в ближнем инфракрасном диапазоне. Кроме того, способность собирать свет значительно ниже по сравнению со стандартными линзами для визуализации, используемыми для устройств открытой хирургии. Устройства FGS также могут быть реализованы для роботизированная хирургия (например, в Хирургическая система да Винчи).[10]

Клинические применения

Основным ограничением FGS является наличие клинически одобренных флуоресцентных красителей, имеющих новое биологическое показание. Индоцианин зеленый (ICG) широко использовался как неспецифический агент для обнаружения сторожевые лимфатические узлы во время операции.[11] ICG имеет главное преимущество поглощения и излучения света в ближнем инфракрасном диапазоне,[2] позволяя обнаруживать узлы под несколькими сантиметрами ткани. Метиленовый синий также может использоваться для той же цели с пиком возбуждения в красной части спектра.[12] Были проведены первые клинические испытания с использованием опухолеспецифических агентов, которые обнаруживают отложения рака яичников во время операции.[13]

История

Первое использование FGS относится к 1940-м годам, когда флуоресцеин впервые был использован на людях для улучшения визуализации опухолей головного мозга, кист, отеков и кровотока in vivo.[14] В наше время использование этого препарата сократилось, пока в многоцентровом исследовании в Германии не было сделано заключение, что FGS для помощи в резекции глиомы на основе флуоресценции PpIX дает значительный краткосрочный эффект.[15]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ СП Frangioni (август 2008 г.). «Новые технологии визуализации рака человека». J. Clin. Онкол. 26 (24): 4012–21. Дои:10.1200 / JCO.2007.14.3065. ЧВК 2654310. PMID 18711192.
  2. ^ а б Прахл С. «Оптическое поглощение индоцианинового зеленого (ICG)». Omic.org. OMLC.
  3. ^ Аландер Дж. Т., Каартинен И., Лааксо А., Пятила Т., Спиллманн Т., Тучин В. В., Венермо М., Валисуо П. (2012). «Обзор флуоресцентной визуализации индоцианинового зеленого в хирургии». Int J Biomed Imaging. 2012: 940585. Дои:10.1155/2012/940585. ЧВК 3346977. PMID 22577366.
  4. ^ Gioux, S; Кианзад, В; Ciocan, R; Гупта, S; Окетокоун, Р; Frangioni, СП (май – июнь 2009 г.). «Мощные источники света на основе светодиодов с компьютерным управлением для флюоресцентной визуализации и хирургии под визуальным контролем». Молекулярная визуализация. 8 (3): 156–65. ЧВК 2766513. PMID 19723473.
  5. ^ Жу, Сильвен; Кутар, Жан-Гийом; Жоссеран, Вероника; Ригини, Кристиан; Динтен, Жан-Марк; Колл, Жан-Люк (2012). «Расширяя границы хирургии под контролем флуоресцентного изображения». Отдел новостей SPIE. Дои:10.1117/2.1201212.004621. ISSN 1818-2259.
  6. ^ «Архивная копия» (PDF). Архивировано из оригинал (PDF) на 2007-09-27. Получено 2009-12-28.CS1 maint: заархивированная копия как заголовок (связь)
  7. ^ «Обновление физики». физика. Американский институт физики. 31 октября 2011 г. Архивировано с оригинал 27 октября 2012 г.. Получено 18 сентября, 2018.
  8. ^ ван дер Ворст Дж. Р., Шаафсма Б. Э., Вербеек Ф. П., Хаттеман М., Миог Дж. С., Ловик К. В., Лиферс Дж. Дж., СП Франджони, ван де Велде С. Дж., Вармейер А. Л. (декабрь 2012 г.) «Рандомизированное сравнение флуоресцентной визуализации в ближнем инфракрасном диапазоне с использованием индоцианинового зеленого и 99 (m) технеция с патентованным синим или без него для процедуры дозорных лимфатических узлов у пациентов с раком груди». Анна. Surg. Онкол. 19 (13): 4104–11. Дои:10.1245 / с10434-012-2466-4. ЧВК 3465510. PMID 22752379.
  9. ^ Серый округ Колумбия, Ким Е.М., Котеро В.Е., Баджадж А., Штаудингер В.П., Хехир Калифорния, Язданфар С. (август 2012 г.). «Двухрежимная лапароскопическая флюоресцентная хирургия под контролем изображения с использованием одной камеры». Биомед Опт Экспресс. 3 (8): 1880–90. Дои:10.1364 / BOE.3.001880. ЧВК 3409706. PMID 22876351.
  10. ^ Росси Е.К., Иванова А., Боггесс Дж. Ф. (январь 2012 г.). «Роботизированное флюоресцентное картирование лимфатических узлов с помощью ICG для гинекологических злокачественных новообразований: технико-экономическое обоснование». Гинеколь. Онкол. 124 (1): 78–82. Дои:10.1016 / j.ygyno.2011.09.025. PMID 21996262.
  11. ^ Alander, Jarmo T .; Каартинен, Илкка; Лааксо, Аки; Пятила, Томми; Спиллманн, Томас; Тучин, Валерий В .; Венермо, Маарит; Вялисуо, Петри (1 января 2012 г.). "Обзор флуоресцентной визуализации с использованием индоцианина зеленого в хирургии". Международный журнал биомедицинской визуализации. 2012: 1–26. Дои:10.1155/2012/940585. ЧВК 3346977. PMID 22577366.
  12. ^ Мацуи, Ая; Танака, Эйити; Чой, Хак Су; Кианзад, Вида; Жу, Сильвен; Ломнес, Стивен Дж .; Франджони, Джон В. (2010). «Идентификация мочеточников в режиме реального времени в ближней инфракрасной области с использованием флуоресцентного контроля с использованием метиленового синего». Хирургия. 148 (1): 78–86. Дои:10.1016 / j.surg.2009.12.003. ЧВК 2886170. PMID 20117811.
  13. ^ Фанг Дж (19 сентября 2011 г.). «Светящиеся раковые клетки помогают хирургам удалять опухоли из яичников». ZDNet. CBS Interactive.
  14. ^ Мур, Джордж; Пейтон, Уильям Т .; Френч, Лайл А .; Уолтер, 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. PMID 18872412.
  15. ^ Штумер, Вт; pichlmeier U; Meinel T; Вистлер OD; Zanella F; Реулен HJ (2006). «Хирургия под контролем флуоресценции с применением 5-аминолевулиновой кислоты для резекции злокачественной глиомы: рандомизированное контролируемое многоцентровое исследование III фазы». Ланцет Онкология. 7 (5): 392–401. Дои:10.1016 / с1470-2045 (06) 70665-9. PMID 16648043.