师 炜，孙振兴，王 劲，王贵怀，乌优图，荆林凯，郭 毅

（清华大学附属北京清华长庚医院，清华大学临床医学院，北京102218）

0 引言

吲哚菁绿（indocyanine green，ICG）荧光血管造影作为一种安全、简便和实用的术中血管成像技术，目前已逐渐成为神经外科手术中常用的血流评价手段。自2003年率先引入血管神经外科手术以来，其应用领域不断拓展，涵盖血管、肿瘤以及其它等神经外科多个领域。本文通过回顾已发表的ICG荧光血管造影相关文章，就其应用价值及前景进行讨论。

1 ICG荧光血管造影背景介绍

ICG荧光血管造影最早于1956年被美国食品药品监督局（FDA）批准用于心血管和肝功能研究领域［1］。 2003 年，Raabe 等［2］第一次将 ICG 荧光血管造影应用于动脉瘤夹闭手术，并成为术中评估载瘤动脉及分支血管通畅，评价动脉瘤夹闭程度的新方法。自此以后，该技术逐渐在神经外科多个领域（如脑血管病、脑肿瘤及神经内镜手术等）中推广使用。

ICG是一种近红外三碳氰类染料，分子式为C43H47N2NaO6S2，其最大吸收峰和发射峰分别为805 nm和835 nm（可见光波长为390～780 nm）。经快速静脉推注后，ICG迅速与a1球蛋白结合，并始终存在于血管内。ICG经肝脏代谢通过肠道排出，平均半衰期3～4 min，10～15 min后可再次静脉使用。ICG 的推荐用量为 0.2～0.5 mg/kg，快速静脉推注，每日极量为5 mg/kg［3］。 ICG 临床使用安全可靠，不良反应发生率低，文献报道为 0.05%～0.20%，包括恶心、皮肤瘙痒、低血压、心律失常或罕见的过敏性休克等［4］。

2 ICG荧光血管造影在神经血管外科手术中的应用

2.1 颅内动脉瘤手术 手术夹闭目前仍是治疗颅内动脉瘤的重要手段。但据文献报道，术者仅凭显微镜下直视观察操作，术后并发症发生率较高，包括4%～19%的患者出现动脉瘤夹闭不全，0.3%～12%的患者因相关血管狭窄或闭塞引发缺血性卒中［5］。术中数字减影血管造影（digital subtraction angiography，DSA）因其能有效评估动脉瘤夹闭程度，评价载瘤动脉和分支血管的血流通畅程度，目前仍是动脉瘤手术中血管检查的金标准。但由于其费用昂贵，需要额外的设备和人员辅助，在一定程度上增加了手术时间和手术风险，且不能有效评估细小穿支血管的通畅性，目前仅常规用于颅内巨大、复杂动脉瘤手术中［6］。2003年，Raabe等［2］首先将ICG荧光血管造影应用于动脉瘤夹闭手术，成为术中评估载瘤动脉及分支血管通畅、评价动脉瘤夹闭程度的新方法。Dashti等［7］在 2009 年、Washington 等［8］在 2013 年、Roessler等［9］在2014年先后报道了190例、155例和232例ICG血管造影单中心临床使用结果，并将其与微血管多普勒检查、DSA造影等其它术中血流评价技术进行比较，证实了其在颅内动脉瘤手术中用于术中观察并评价血流状况的有效性。Hardesty等［10］在研究中将术中DSA与ICG血管造影进行分组比较，结果发现两组患者术中动脉瘤夹再调整率（因残颈或载瘤动脉狭窄等原因）、围手术期缺血性卒中发生率均无显著差异，且常规术中使用DSA检查组手术相关费用明显高于ICG组。

虽然血管痉挛是动脉瘤性蛛网膜下腔出血后缺血性卒中最常见的原因，但蛛网膜下腔出血患者中因术中血管损害导致梗死达到了22.8%，且8%是因穿通动脉闭塞引起［6］。穿通动脉均为毫米或亚毫米级的血管，常供应重要脑功能区，传统的影像学方法难以显示如此细小的血管。de Oliveira等［6］进行了评价ICG血管造影（ICG angiography，ICGA）在动脉瘤夹闭术中穿通动脉血流的研究，针对60例患者的64个动脉瘤共应用93次ICGA，在术野中能见到穿通动脉的36例（56%）中ICGA均可显影，并可用于血流评价，其中11例穿通动脉发自动脉瘤颈或邻近的部位，因此在夹闭动脉瘤过程中存在潜在的损伤风险。ICGA结果显示10例在动脉瘤夹闭后与穿通动脉关系密切，但未损伤，1例基底动脉瘤夹闭后ICGA发现起自P1的穿通动脉闭塞，重新放置动脉瘤夹后穿通动脉随即显影。

虽然ICG造影在颅内动脉瘤手术应用中存在一定优势，但其同样存在因技术原因导致的内在缺陷［11－14］：近红外荧光脑组织穿透性能较弱，使其成像结果易受遮挡、光线等原因干扰；荧光成像结果仅提供黑白灰度影像，动脉瘤及相关血管的血流动力学评估，特别是局部血流灌注的定量分析，目前尚无法实现。因此，对于复杂动脉瘤病例，特别是当载瘤动脉及其分支血管存在遮挡时，术中DSA仍是目前评价动脉瘤手术夹闭效果的金标准，ICG血管造影单独用于术中血流评估仍需谨慎。然而值得期待的是，随着神经内镜技术的广泛使用，上述问题有望得以解决。Bruneau等［15］率先将内镜整合下ICG造影技术应用于颅内前交通动脉瘤手术夹闭治疗中。该技术不受制于显微镜观察视野的局限性，并可根据需要深入术野进行多角度、全方位的调整观察。因此，传统显微镜下ICG血管造影的部分难题（如深部区域，特别是术野后方被遮挡的动脉瘤体/颈，被动脉瘤、瘤夹或周围结构遮挡部位血流状态的观察评估）有望通过内镜整合下的ICG造影得以解决。

2.2 血管搭桥手术 术中ICG荧光血管造影同样应用于颅内⁃外（或颅内⁃内）旁路血管搭桥手术［16－17］。Woitzik等［18］在45例颅内外旁路血管搭桥术中应用ICGA，其中35例颞浅动脉⁃大脑中动脉（superficial temporal artery⁃middle cerebral artery， STA⁃MCA） 搭桥，2例颞浅动脉⁃大脑后动脉（superficial temporal artery⁃posterior cerebral artery， STA⁃PCA）搭桥，8 例隐静脉高流量搭桥，术中共进行51次ICGA，发现4例STA⁃MCA桥血管闭塞，2例隐静脉高流量搭桥吻合口远端狭窄，均经修正吻合后充盈良好，并为术后DSA或CT血管造影（CT angiography，CTA）所证实。因ICG荧光血管造影能快速识别供体和受体血管，实时评估桥血管的通畅性，有效减少搭桥手术早期失败率，降低术后并发症发生率，因此其在各型颅内⁃外（或颅内⁃内）旁路血管搭桥手术中均发挥着重要作用［18－20］。

但传统的ICG造影技术主要用于评估颅内⁃外或颅内⁃内搭桥手术桥血管通畅性，然而，Januszewski等［21］认为桥血管的通畅性并不与其中的血流情况完全吻合，且桥血管内血流方式的改变可直接引起术后迟发性桥血管闭塞。因此，作者根据桥血管血流通过特点建立了一种新的搭桥术中血流分型评价标准：Ⅰ型（正向血流，血流强劲）：强烈提示术后早期桥血管通畅性良好；Ⅱ型（正向血流，血流速度较周围邻近血管减慢）；Ⅲ型（正向血流，无持续性血流通过）：提示早期搭桥手术失败风险，术中应及时翻修以避免术后相关并发症。

目前已有早期研究报道使用半定量分析方法评估脑血管搭桥术中局部脑皮层灌注情况。Awano等［22］对13例烟雾病以及21例非烟雾病性缺血性卒中患者行颞浅动脉⁃大脑中动脉搭桥术（STA⁃MCA bypass），术中行ICG荧光血管造影并通过采集ICG荧光强度测量搭桥局部脑皮层灌注信息。结果显示，烟雾病患者局部脑灌注在行STA⁃MCA搭桥术后较非烟雾病者明显增加，这一发现提示在烟雾病患者中桥血管两端的血流存在更大的压力梯度，因此烟雾病患者术后需进行更为严苛的血压控制以预防因脑过度灌注引起的脑出血。

最近，Prinz等［23］报道采用 FLOW 800计算机整合软件分析技术，即时彩色显示术中ICG荧光造影结果和实时定量分析ICG荧光强度动态变化，评估搭桥手术前后局部脑灌注和血流动力学改变，该技术有效填补了当前术中高分辨率下脑皮层微循环灌注的可视化研究及定量测定方法上的空白。FLOW血流动力学参数的即时颜色标码描绘（又称“彩色地图”）通过术区血管结构的高清显示和血流动力学分析结果的即时解读，对于搭桥术中受体血管的选取、手术效果的实时评估起到了重要作用，并有效降低了术后不良事件的发生率。然而，需要强调的是，FLOW 800技术目前尚无法实现局部血流的连续性实时动态分析，其主要用途目前仍仅限于对同一患者手术操作前后的对比分析。

2.3 动静脉畸形/动静脉瘘手术 ICG荧光血管造影在脑动静脉畸形（arteriovenous malformation，AVM）手术中具有一定的应用价值［24－27］。 Takagi等［28］在一例左额顶叶AVM儿童病例中使用ICG荧光血管造影成功在术中发现残余畸形血管团进而全切，这也是ICG应用于脑AVM手术中的首例报道。Zaidi等［29］将ICG荧光血管造影用于大脑表浅部位AVM手术中，用于判断供血动脉、畸形血管团及引流静脉等血管构筑学信息，并通过局部脑血流变化掌握供血动脉的阻断情况。但是对位于脑深部的病变，或术中判断AVM是否存在残留时，传统的ICG荧光血管造影效果依然有限［30］。

脑和脊髓动静脉瘘（arteriovenous fistula，AVF）手术成功的关键在于术中准确判断瘘口的位置并予以完全阻断［31－36］。ICG血管造影技术通过观察血管内荧光造影剂的显影时间和流经方向，可快速、准确辨别瘘口及引流静脉位置［37］；手术后再次行ICG造影可帮助确认瘘口是否阻断完全［38］。

2.4 其它进展 由于ICG荧光血管造影无创、简便且不良反应少见，其在神经外科多种疾病研究中均有尝试使用［39－45］。 如在 moyamoya 病研究中，通过 ICG荧光血管造影技术证实了脑皮层微血管密度和微血管直径的明显增加（导致微血管表面积的增加）可能是血流动力学损害的特异性动脉代偿机制［46］；对于行去骨瓣减压手术的患者［47］，ICG荧光血管造影用于评估脑表面血管解剖特点和软脑膜侧枝代偿程度。通过术中精确测量局部皮层脑组织灌注，帮助术者实时判断和控制颅内压，并为脑卒中病理生理学机制的深入研究提供宝贵数据；ICG荧光血管造影技术在脑海绵状血管瘤手术中应用价值有限［48－49］。现有的研究病例数不足，且由于病变多位于深部并被正常脑组织包绕，手术视野受限，因此ICG荧光血管造影的作用尚存争议。传统的术中ICG荧光血管造影可用于定性评价血流的通畅性，但无法进行局部灌注及血流动力学的定量分析［6］。新型彩色荧光造影（Carl Zeiss Surgical， Oberkochen， Germany），在原有传统 ICG 黑白荧光造影基础上进行革新，通过采集术区造影剂荧光强度和通过时间等参数信息，运用整合于手术显微镜上的计算软件进行实时数据分析，并最终将结果以“彩色地图”（造影剂最早通过的部位呈红色，最晚通过的部位呈紫色，且颜色随延迟时间的长短呈阶梯性渐变）的形式呈现于显微镜屏幕，便于术者和相关人员进行更为直观、详尽的形态学和血流动力学评估［30］。 Faber等［50］和 Kamp 等［51］率先报道了 FLOW 800彩色荧光造影技术在神经外科特别是神经血管外科手术中应用的早期经验，并证实了其在脑动静脉畸形、动静脉瘘以及颅内外血管搭桥手术中的应用价值。Woitzik等［47］将这一技术用于大面积脑梗塞去骨瓣减压术中评价脑血流灌注，并得到了极佳的脑动脉、皮层血流灌注及侧枝循环影像，进而可精确定量检测脑皮层血流组织灌注，对未来卒中研究极有价值。

在神经外科新领域的不断尝试和突破将是ICG荧光血管造影未来研究的一个重要方向。包括在原有基础上做出更大样本量的系统论证，在定量评估脑和脊髓血流动力学变化的深入研究以及在神经肿瘤等领域的逐步探索。术中ICG荧光血管造影最近被应用于急性蛛网膜下腔出血开颅后术中评估脑皮层灌注改变。蛛网膜下腔出血急性期患者的临床表现对预后判断至关重要，而决定其症状轻重的因素在很大程度上取决于急性期脑血流量的改变［52－53］。但是，目前术中实时评估脑血流量的动态改变仍是一大难题，同时也给临床治疗带来了挑战。Schubert等［54］近期在研究中使用脑皮层ICG荧光造影得到急性蛛网膜下腔出血患者早期出现血管痉挛的证据，更重要的是，它提供了一种新的、有效的术中脑血流量测定方法（采用FLOW 800软件分析工具测量脑皮层荧光信号反射强度推测脑血流量）。而神经内镜下的术中ICG荧光血管造影是未来研究的另一方向。在Nishiyama等［55］报道的内镜辅助下动脉瘤手术中，内镜可以提供传统手术显微镜无法观察到的深部穿支动脉的血流情况。与此同时，在内镜辅助下三脑室底造瘘手术中，ICG荧光血管造影被用于术中动态观察基底动脉及其穿支血管的位置和走形，降低血管损伤风险［56］。尤其在三脑室底部不透明、合并血管结构变异或是二次手术的病例之中，其优势更为显著［56－57］。

3 结论

近年来，术中ICG荧光血管造影在神经外科多个领域，特别是在神经血管手术中得到了广泛应用。未来的发展方向包括局部脑血流定量分析功能的拓展和与神经内镜技术的整合应用。在朝着更加微创、安全的神经外科发展大趋势下，作为一种简便、经济、安全、有效的术中实时脑血流评价工具，术中ICG荧光血管造影拥有良好的应用前景。

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