术中无标记识别甲状旁腺的新方式
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,它们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。
2研究基于以上背景,来自美国范德堡大学的GijuThomas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)。
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。
图2、改进的商用近红外成像系统包括:
(A)纳米激光源(用于组织照明)
(B)一种商用近红外照相机(KralStorz),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。
图3、(A)覆盖组织成像系统(OTIS)的组成如下:
(1)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。
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。
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。
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。
3结果PTeye技术测定20名患者中55处甲状旁腺组织和处非甲状旁腺组织。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%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。
图7、三种方法甲状旁腺及非甲状旁腺组织NIRAF信号比较
4总结总结,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
责任编辑:虞晓颖
投稿及合作:jiajunjun7
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