手术导航系统在肿瘤治疗中应用

手术导航系统在肿瘤治疗中应用

在众多的肿瘤治疗方案中，早期诊断和外科手术完全切除是最有效的方法之一，但肿瘤切缘的正确评估一直依赖于外科医生的经验和视觉判断，而传统方法极低的探测灵敏度和肿瘤病灶的不完全切除也一直困扰着外科医生，所以在实际的手术过程中，为了防止肿瘤细胞的残留和术后复发，只能人为的扩大肿瘤边缘并将其切除，即使如此每年仍有20%-30%的癌症患者术后会发生复发，并给接下来的治疗增加了困难。如何改善这些弊端成为了科研工作者及外科医生所追求的目标。基于纳米粒子（QDs）的影像导航手术是目前在肿瘤靶向成像以及外科摘除手术中很有潜力的一种方法，尤其是结合了近红外荧光特性的QD使得对肿瘤的探测深度和特异性，敏感性得到了很大的提高。

其实近红外荧光成像很早就有了在临床应用的实例，且近红外荧光染料极高的探测深度（在光学成像范围内，深度最深）把近红外成像技术推向了实时手术导航的应用方向，但目前在临床已经有很好应用的吲哚青绿(ICG)却很少有更大的潜力发掘，这和它代谢快，不易靶向标记，浓度依赖聚合体的形成，较低的水溶性等等物理特性是分不开的。但其他一些在临床前科研领域应用较多的花请类染料如CY5，CY5.5改善了ICG的上述弱点，但在临床的应用还有待进一步的发展。

纳米材料和纳米技术的出现吸引了众多领域的科研工作者和外科医生的注意，材料学，生物学，化学以及药学都有他表现的舞台，基于纳米技术的手术导航也成为肿瘤诊断和治疗上非常有发展潜力的手段。那么纳米材料有什么样的魔力呢？首先它克服了有机染料不稳定，表面无法修饰，光漂白光淬灭等系列不适合实时手术导航的物理特性，而且其具有较宽的激发光谱，和可调谐的发射光谱，光峰对称狭窄，并且在长时间荧光暴露下都能保持良好的光学稳定性，非常适合于长时间的手术导航。

近红外荧光成像作为一种便捷、非侵入性、实时的手术导航技术，克服了其他光谱的荧光在组织体内的吸收和自发荧光等弊端，已经成为了手术导航术的首选技术。以全球第一款开放式实时手术导航的手持式系统（Fluobeam R系列, Fluoptics）为例，其和NIR-QD结合使用得以实现导航手术的作用。

同济大学某研究单位首先合成了近红外激发的纳米颗粒并对其进行分子靶标标记，超过三分之一的肿瘤新生血管上皮细胞都会过量表达αvβ3整合素，环状RGD可以和此标记物特异性的结合，而且已报道人恶性胶质母细胞瘤细胞（U87MG）和RGD显示出较好的结合特性。而RGD环肽的修饰也不会影响纳米颗粒的物理特性，因此标记好的纳米探针，我们称之为NIR QD-RGD。实验动物选用U87MG荷瘤小鼠。

尾静脉注射探针后，荧光遍布全身(A)，主动的富集在注射48小时后表现较好，研究在接着在高灵敏度的实时成像系统Fluobeam 700的指导下，完成了肿瘤团块的完美切除。

那么这种探针的聚集是不是由于肿瘤实块的EPR特

性（enhanced permeability and retention effect）导致的呢，研究者又追加了另外一个实验设计来证明这种靶向性并非被动而为：实验动物分为三组，A组注射NIR QD-RGD，B组注射为标记RGD 的纳米探针。

NIR QD，C组为未注射荷瘤小鼠对照。荧光强度分析显示: NIR QD-RGD组的荧光强度为NIR QD组的五倍，充分说明了靶标分子在这种主动的肿瘤部位聚集的过程中所起到的导向作用。

近红外实时手术导航已成为趋势，但高灵敏度，高探测深度，低曝光时间的实时成像系统必不可少。

Fluobeam近红外荧光开放式实时成像系统作为一种便捷、非侵入性、实时的手术导航技术，克服了其他光谱的荧光在组织体内的吸收和自发荧光等弊端，已经成为了手术导的首选。