Español Vistas:0 Autor:Editor del sitio Hora de publicación: 2022-09-14 Origen:Sitio
Las imágenes de fluorescencia en la ventana de la Región I casi infrarroja (NIR-I, 700-900 nm) han mostrado ventajas significativas que incluyen una alta resolución espacial y temporal, y se espera que juegue roles importantes en el diagnóstico clínico, la cirugía guía, etc. Al mismo tiempo, los avances recientes en imágenes ópticas muestran que la detección de imágenes en la ventana de la Región II de infrarrojo cercano (NIR-II, 1000-1700 nm) puede mejorar significativamente la calidad de las imágenes in vivo, incluida la detección de luz de tejido a nivel de centímetro, Micron -La resolución de nivel y alto contraste entre el objetivo y el fondo en las imágenes en tiempo real. Esto se atribuye principalmente a la reducción de la autofluorescencia de los tejidos en la ventana NIR, la dispersión de fotones reducido y la absorción de fotones de bajo nivel a longitudes de onda más largas.
Sin embargo, aunque se ha desarrollado una variedad de sondas ópticas NIR-II que incluyen nanopartículas, polímeros orgánicos y moléculas pequeñas, las imágenes de NIR aún no se han probado en entornos clínicos debido a la falta de instrumentos de imagen adecuados y sondas ópticas.
El 23 de diciembre de 2019, un equipo dirigido por Tian Jie, Laboratorio Key de Molecular Imaging, Instituto de Automatización, Academia de Ciencias de China, publicó la edición de la primera cirugía hepática guiada por Multispectral en la revista Nature Biomedical Engineering Fluorescence Fluorescence La imagen en las ventanas visibles e infrarrojas cercanas-I/II, introdujo una luz visible integrada y un instrumento de imagen multiespectral de región NIR-I/II combinado con tinte verde de indocianina (ICG) para imágenes de fluorescencia. Por primera vez, la resección quirúrgica de tumores hepáticos primarios y metastásicos se realizó en 23 pacientes con cáncer de hígado. Se comparó el rendimiento de imagen de la ventana NIR-I y la ventana II en cada paciente. Los autores concluyeron que la combinación de la ventana espectral NIR-I/II y la sonda fluorescente apropiada podrían mejorar la situación actual de la cirugía guiada por la imagen traslacional.
Luz visible integrada para aplicaciones clínicas NIR-I /II Región Instrumento de imagen multiespectral
Para aplicar el método de imagen NIR-II a la clínica y para comprender y evaluar las ventajas y limitaciones de esta región óptica sobre las imágenes NIR-I, el grupo de investigación construyó un imágenes multiespectrales visibles y NIR-I/II NIR-I/II que cubren el rango espectral desde 400 a 1700 nm. El imágenes de imágenes está compuesta por dos conjuntos de equipos de excitación láser y tres subsistemas de imágenes de la región NIR-II, imágenes de la región NIR-I y imágenes de región visible, que pueden ubicarse convenientemente en el quirófano para uso clínico.
Imágenes NIR-I /II y resección tumoral guiada por imágenes en ratones con tumores
Para investigar el rendimiento del instrumento de imagen desarrollado, se usaron estándares de imágenes y ratones con tumores, y se realizó un modelo animal de resección tumoral bajo guía de imágenes. En primer lugar, las imágenes NIR-I y NIR-II distinguen claramente tres estándares. Cuando la muestra estaba cubierta con tejido de pechuga de pollo de un grosor de 2.0 mm, todavía estaba claramente imágenes y resueltas. Sin embargo, cuando se usó el tejido mamario 5.0 mM, las imágenes de la región NIR-I no lograron distinguir, mientras que las imágenes de la región NIR-II aún podían distinguir entre las tres fuentes. 
Los resultados confirman que la resolución óptica de la región NIR-II es mayor que la de la región NIR-I, lo que refleja la mayor resolución óptica de NIR-II que la región NIR-I. La sorpresa era que las imágenes NIR-II podían distinguir entre las tres fuentes del estándar cuando se usaba tejido de pechuga de pollo de 8.0 mm como cobertura. El análisis cuantitativo mostró que la intensidad de fluorescencia y la relación de fondo de la señal (SBR) obtenida de NIR-I y NIR-II disminuyeron con el aumento de la profundidad de imágenes, y los SBR de NIR-II siempre fueron significativamente más altos que el de NIR-I.
Las pruebas de imagen NIR-I y NIR-II se realizaron en ratones subcutáneos de tumor Hepg2. Tanto las imágenes NIR-I y NIR-II mostraron acumulación de ICG en tumor y hígado con buen contraste. Los tumores en ambos grupos se eliminaron posteriormente bajo la guía de imágenes de fluorescencia. El análisis cuantitativo en el modelo de ratón mostró que las señales NIR-I y NIR-II en la región tumoral y la relación de tumor a tejido normal (TNR) disminuyeron significativamente después de la resección. Mientras tanto, los SBR del hígado (relación hígado a la señal de la piel) obtenidas por imágenes NIR-II preoperatorias y postoperatorias correspondieron significativamente a los SBR obtenidos por la imagen NIR-I. Los resultados confirman además que NIR-II tiene una resolución óptica más alta que NIR-I.
Aplicación de imágenes NIR-ι /II en pacientes con cáncer de hígado primario, metástasis intrahepáticas o metástasis extrahepáticas
Se utilizó un resumen multiespectral para examinar la superficie hepática de los pacientes con cáncer de hígado (n = 23) para obtener información de imagen visible de luz, NIR-I y NIR-II. Los tumores se pueden identificar en imágenes visibles. Las imágenes NIR-II casi no se ven afectadas por la iluminación de la sala de operaciones, mientras que la fluorescencia NIR-I se interfiere fuertemente y no se puede distinguir bajo iluminación interior. La iluminación debe apagarse para obtener imágenes claras de tumores NIR-I.
Para los pacientes con carcinoma hepatocelular primario típico (HCC), los nódulos de CHC se detectaron con éxito mediante imágenes intraoperatorias con señales de fluorescencia NIR-II y NIR-I fuertes. Para los pacientes con metástasis intrahepáticas típicas, las señales de fluorescencia NIR-II y NIR-I también pueden detectar dos metástasis intrahepáticas con éxito, lo que es consistente con la variación de la enfermedad intrahepática que se muestra por TC mejorada.
Para los pacientes con metástasis extrahepáticas típicas, las imágenes NIR-II y NIR-I durante la cirugía abierta pueden mostrar metástasis en el omentum y el peritoneo, pero las imágenes de TC y PET preoperatorias no pueden detectar estas metástasis. La combinación de imágenes de fluorescencia NIR-II y NIR-I intraoperatorias detectó metástasis extrahepáticas que se habían pasado por alto por el patrón preoperatorio, un hallazgo que podría facilitar en gran medida el diagnóstico de estadificación de pacientes y cambios de tratamiento.
Los resultados del análisis cuantitativo también mostraron que la imagen NIR-II fue más efectiva para discriminar los nódulos de cáncer de hígado. El TNR de todas las imágenes NIR-II fue mucho más alta que NIR-I, y las imágenes NIR-II podían observar algunas lesiones tumorales perdidas por las imágenes NIR-I. Esto es consistente con los resultados demostrados por las imágenes de modelo estándar in vitro y del modelo de ratón.
Resección tumoral guiada por imágenes fluorescentes intraoperatorias
Primero, los médicos realizaron imágenes visibles de luz y NIR-II con un imágenes multiespectrales para determinar la ubicación del tumor. Bajo la guía del examen de ultrasonido y las imágenes de luz visible, el tumor se eliminó por completo. La ecografía intraoperatoria no mostró tejido tumoral residual, mientras que las imágenes NIR-II y NIR-I aún detectaban fluorescencia tisular residual. Luego, los médicos extirparon los sitios fluorescentes basados en las imágenes NIR-I. La inspección visual no mostró tejido tumoral residual, y las imágenes ópticas no mostraron fluorescencia de NIR-II o NIR-I en el tejido restante.
El análisis de imágenes se realizó en los tejidos resecados dos veces. Después de la primera resección, las señales NIR-I y NIR-II en el área del tumor no cambiaron obviamente, pero después de la segunda resección, las señales de fluorescencia de ellas disminuyeron enormemente. La tinción de H&E mostró que ambos tejidos tumorales resecados eran HCC. Los resultados mostraron que tanto las imágenes intraoperatorias NIR-I y NIR-II detectaron HCC residual que no se detectó en la inspección visual o la ecografía intraoperatoria. También se ha demostrado que las imágenes de NIR-II tienen la capacidad de describir las lesiones perdidas por las imágenes NIR-I durante la resección guiada por imágenes.
Análisis comparativo de la capacidad de imagen y detección entre NIR-II y NIR-I
En general, la relación de diferencia entre la señal del tumor y la señal/fondo de tejido normal fue mucho más alta en las imágenes de NIR-II que en las imágenes NIR-I en estudios in vitro e in vivo, lo que explica por qué las imágenes NIR-II funcionaban mejor que NIR-I-I en identificar lesiones.
En términos de capacidad de detección de tumores malignos, para 23 pacientes y 39 lesiones (incluidos tumores primarios y metástasis), las imágenes preoperatorias pueden identificar 34 lesiones malignas, las imágenes NIR-II pueden detectar 35 lesiones malignas, NIR-I pueden detectar 32 lesiones malignas. Las tasas de detección de tumores malignos por imágenes de fluorescencia NIR-II y NIR-I in vivo fueron 56.41% y 46.15%, respectivamente. Las tasas de detección de NIR-II y NIR-I fueron 100% y 90.63%, respectivamente. Además, las imágenes NIR-II tenían una sensibilidad del 100% y un valor predictivo positivo de 91.43%, mientras que las imágenes NIR-I tenían una sensibilidad del 90.63% y un valor predictivo positivo del 90.63%. Finalmente, la precisión de detección tumoral de la imagen NIR-II y NIR-I se calculó como 91.43% y 82.86%, respectivamente. En comparación con las imágenes NIR-I, NIR-II tiene ventajas incomparables en la claridad de las imágenes, la facilidad de operación y la detección de tumores.
