荧光寿命成像可改善癌症手术效果

要想在不损伤周围健康组织的情况下通过手术切除癌症肿瘤，必须做到极其精确。然而，外科医生往往必须依靠眼睛和手来确定切口位置。麻省总医院布里格姆分院的研究人员与其他几家机构合作评估了荧光寿命（FLT）成像技术，该技术可以提高癌症手术的精确度。

FLT 成像是一种针对癌症的可视化技术，它将高速摄像机和可注射的荧光染料结合在一起，能高度准确地区分肿瘤组织和正常组织。FLT 技术并不完全依赖染料来识别癌细胞，它还利用照相机快速检测组织发出的光的特性变化。

在对临床前模型的研究中，研究人员发现，与注射了吲哚菁绿（ICG）（一种近红外染料）的正常组织相比，小鼠恶性肿瘤的荧光寿命更长。研究人员可以通过测量肿瘤组织和正常组织的 FLT 差异来准确区分它们。

在目前的研究中，研究小组将这种方法应用于不同癌症患者的肿瘤样本。研究人员首先分析了在麻省总医院（MGH）接受肝脏手术和在麻省眼耳医院（Mass Eye and Ear）接受头颈部手术的患者样本。所有患者都在手术前至少一天接受了 ICG 注射。

研究小组随后扩大了研究范围，将多家机构纳入其中。研究小组评估了 60 多名不同类型癌症患者的肿瘤标本，包括肝癌、脑癌、舌癌、皮肤癌、骨癌和软组织癌。除了麻省总医院和麻省眼耳科医院外，研究样本还来自宾夕法尼亚大学、纽卡斯尔大学和莱顿大学接受治疗的病人。

FLT 成像显示，不同类型实体瘤患者全身注射 ICG 染料后，肿瘤组织的荧光寿命比非癌组织的荧光寿命长。研究小组能够利用显微镜在细胞水平上检测到荧光寿命的变化，在较大的标本中还能通过宽视场成像检测到这种变化。这种转变在不同肿瘤类型和多个患者身上都是一致的。利用 FLT 成像技术，研究小组还能区分良性和转移性淋巴结。

"领导这项研究的阿南德-库马尔（Anand Kumar）教授说："我们实验室从 2002 年起就开始研究荧光寿命成像技术，但这是第一次有人把它与肿瘤成像和人体注射染料结合起来。"通过这样做，我们开发出了一种技术，可以准确区分不同癌症类型的肿瘤组织和健康组织。"

MGB 研究小组使用带有 IDC 染料的 FLT 成像来区分 60 名研究对象的肿瘤组织和健康组织，准确率超过 97%。结果表明，这项技术可以提高不同类型癌症手术的精确度。

"这项技术将我们带到了实体瘤手术革命的边缘，"马萨诸塞州眼耳科医院耳鼻咽喉头颈外科主任 Mark Varvares 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清除所有恶性细胞，同时还能放心地保留正常组织，增强术后功能，在某些情况下还能改善病人的外观。

在手术中改善肿瘤可视化的愿望催生了许多技术，包括使用荧光成像和先进显微镜的技术。然而，这些技术尚未被广泛采用，而且大多仅限于特定类型的癌症。

仅靠荧光引导成像就能帮助提高实体瘤手术切除的精确度，但肿瘤摄取量的变化和荧光染料的不完全清除会降低传统荧光强度成像的精确度。荧光强度取决于成像系统参数、组织深度和肿瘤对染料的吸收量，而FLT则不同，它是一种光物理特性，在很大程度上与这些因素无关。

研究人员说，尽管美国食品和药物管理局已批准 ICG 用于其他适应症，但它尚未被批准作为肿瘤标记剂用于临床。研究人员下一步将进行更大规模的临床试验，测试FLT成像与ICG在手术中识别肿瘤的安全性和有效性。

"库马尔说："我们的工作表明，荧光寿命成像与ICG的结合可以改善手术切除，从而影响病人的生命。"我们很高兴能采取下一步措施，让我们的发现更接近临床效果。

这项研究发表在《自然-生物医学工程》（www.doi.org/10.1038/s41551-023-01105-2）上。