黄龙昌　张烨　王彤

[摘要] 结直肠癌是全球癌症发病和死亡的重要原因，手术治疗是其主要治疗方式，在术前运用纳米碳对肿瘤和淋巴结进行染色定位，能够减少术中寻找肿瘤时间，提高淋巴结检出数量，对改善手术效果、为患者提供更好的预后具有积极作用。本文对目前纳米炭在结直肠癌手术中的相关应用进行回顾，阐述纳米碳在结直肠癌手术中应用的优缺点及面临的挑战。

[关键词] 结直肠癌;纳米碳;腹腔镜手术;淋巴结

[中图分类号] R735.37          [文献标识码] A          [文章编号] 1673-7210（2019）06（c）-0034-04

Advances in the application of nanocarbon staining in colorectal cancer surgery

HUANG Longchang   ZHANG Ye   WANG Tong

Department of Endoscopic Surgery， Wuxi People′s Hospital Affiliated to Nanjing Medical University， Jiangsu Province， Wuxi   214000， China

[Abstract] Colorectal cancer is an important cause of cancer morbidity and mortality worldwide. Surgical treatment is the main treatment. The use of carbon nanoparticles to stain and locate the tumors and lymph nodes before operation can reduce the time of searching for tumors during operation， increase the number of lymph nodes detected， and play a positive role in improving the effect of surgery and providing better prognosis for patients. This paper reviews the application of nanocarbon in colorectal cancer surgery， and describes the advantages， disadvantages and challenges of nanocarbon in colorectal cancer surgery.

[Key words] Colorectal cancer; Nanocarbon; Laparoscopic surgery; Lymph nodes

结直肠癌是全球第三大常见癌症，是癌症死亡的重要原因，且发病呈年轻化趋势[1-3]，目前结直肠癌的治疗方式以手术为主，放化疗为辅，腹腔镜手术是NNCC指南推荐的结直肠癌治疗的主要手术方式[4]。与开腹手术比较，腹腔镜手术具有住院时间短、术后恢复快、创伤小、疼痛少、出血量少等优点[5]，但是由于器械操作缺乏触感，使得腹腔镜手术过程中对肿瘤及转移淋巴结进行定位的难度增加，因此有效的肿瘤定位是必要的[6-7]。纳米碳是目前结直肠肿瘤定位常用的染色剂[8]，本文综述其在结直肠癌手术的应用研究进展。

1 纳米碳

早在1975年，人们就已经开始应用印度油墨对结肠病灶进行定位[6]，但是传统印度油墨中含有乙二醇、苯酚、虫胶等成分，可能引起炎性肠病、腹腔脓肿、炎性假瘤、局灶性腹膜炎等并发症，且此类并发症的发生率约为1%[9]，对其进行改进后，其成为了目前临床上常用的纳米碳悬浮液（即“纳米碳”），这是一种无菌和生物相容的悬浮液，含有高纯度、非常细小的碳颗粒，并已得到美国食品和药物管理局（FDA）批准使用[10]。2002年Askin等[11]首次将其应用于结直肠病灶定位中，且无不良反应报道。由于其不进入血液循环，对人体无毒副作用，在2007年，纳米碳悬浮液也被中国食品药品监督管理局批准使用[12]。

2 结直肠癌手术中应用纳米碳的作用

2.1 准确地进行肿瘤定位

目前，纳米碳广泛应用于临床手术的术前定位，如甲状腺、乳腺癌、肺癌、胃癌等，其在结直肠癌手术中也开始普及，术前通过结肠镜下在肿瘤周围注射纳米碳悬浮液，可以对肿瘤进行有效定位[13]，准确的术前定位对于腹腔镜下结直肠癌手术来说极为重要，尤其是结肠，如果不能对肿瘤进行准确定位，有可能在手术过程中切除错误的肠段，因为结肠在腹腔镜手术过程中不能被触诊[14]。纳米碳术前定位有助于早期结肠癌病灶的准确定位，从而提高手术的安全性和准确性，尤其是对于腹腔镜手术[15]。术前注射纳米碳也能有效地对晚期肿瘤进行定位，尤其是腹腔内黏连的患者，纳米碳能让手术医生迅速找到病灶，减少术中寻找肿瘤的时间，从而缩短手术时间，减少术中出血量[13]。大量研究[6，9，16-18]发现，术前应用纳米碳定位的准确率>90%。

2.2 促进淋巴结的检出

淋巴途径是结直肠癌重要的转移方式之一，也是影响结直肠癌预后的重要因素，因此有必要對肿瘤周围淋巴引流区域进行清扫，纳米碳还是一种有效的淋巴结示踪剂。由于人的毛细血管内皮细胞间隙为20～50 nm，毛细淋巴管内皮细胞间隙为120～150 nm，且毛细淋巴管的基膜发育不完全，而纳米碳的颗粒直径<150 nm，因此在向结直肠肿瘤周围组织中注射纳米碳后，纳米碳颗粒不会进入血液循环系统，而是进入淋巴系统，进而将肿瘤周围淋巴引流区域的淋巴结染黑[19]。被染黑的淋巴结易于与周围组织辨别，这使得手术过程中被漏检的淋巴结数目大大减少。近年来，大量研究[19-22]表明，术前在肿瘤周围注射纳米碳能增加淋巴结的检出数量，且差异有统计学意义（P < 0.05）。其中，对于直径<5 mm的淋巴结，纳米碳检出结果差异有统计学意义（P < 0.05）[23-24]。相关研究[25]表明，淋巴结的检出数量与患者术后生存期呈正相关，术前纳米碳注射对淋巴结进行示踪，能够检出足够数量的淋巴结，可以更好地对结直肠癌进行病理分期，从而对患者术后的辅助治疗起到更好地指导作用。此外，Herrera-Ornelas等[26]研究表明，大多数转移瘤存在于直径<5 mm的淋巴结，而这些微小的转移淋巴结在常规的淋巴结清扫过程中常常被忽略，容易导致远处转移的发生[27]，纳米碳的应用能够提高直径<5 mm淋巴结的检出率，这对防止肿瘤转移、复发，改善患者预后有重大意义。

2.3 提高外科手术过程中的安全性

黑染淋巴管及淋巴结引流方向与肿瘤细胞转移方向一致，指引术者对黑染淋巴结区域更加重视并且进行更加细致、彻底的淋巴结清扫。黑染淋巴结聚集的部位往往是一些比较重要的解剖部位，例如腹主动脉旁黑染淋巴结聚集部位是肠系膜下动脉根部，而髂血管旁黑染淋巴结聚集的部位往往是输尿管跨过髂血管处，骶骨岬黑染淋巴结聚集处往往是下腹下神经分叉处。这些明显的黑色会提示术者注意，使此处操作更加精细，而且减少了因手术视野不清晰而造成的主要血管、神经的损伤。

3 纳米碳应用的优势

目前常用染色剂定位、放置黏膜夹、消化道造影、CT结肠成像和术中结肠镜检查等方式对结肠癌进行定位，然而，与染色剂定位比较，放置黏膜夹在肠腔内，手术中难以看见，并且容易脱落，术中结肠镜检查容易引起肠胀气，且延长了患者麻醉及手术时间，而消化道造影、CT成像由于对于设备的特殊需求，难以在手术室中进行[7]。染色剂定位是手术前通过结肠镜下在肿瘤周围的肠壁内注射相应的染色剂对肿瘤进行染色定位，是目前定位结直肠癌的最有效手段[28]。

纳米碳、亚甲基蓝、靛蓝胭脂红、和吲哚菁绿等是常用的染色剂，与纳米碳比较，亚甲基蓝可能引起注射部位坏死、体液变色以及精神症状，如头晕、头痛[29]，严重者可能产生血清素综合征（SS）[30];而靛蓝胭脂红可能导致某些罕见的类过敏反应[31]、皮肤蓝疹以及心血管疾病，最常见的是伴有高血压和心搏量减少的反射性心动过缓，导致心输出量下降，甚至心律失常[32];吲哚菁绿最常见的不良反应是对染料或碘的过敏反应，可能伴有过敏性休克，支气管痉挛和严重的心肺功能障碍[33-34]。此外，只有纳米碳和亚甲蓝能在体内停留超过24 h，其他染料在24 h内被重新吸收[35]，而且纳米碳较亚甲蓝具有更强的淋巴结趋向性，并且纳米碳的示踪速度更快、染黑率更高、持续时间更长，与周围组织的色彩对比度也高于亚甲蓝[10]。因此，纳米碳更安全、有效、易用。

4 纳米碳应用的缺陷

腹腔内溢出是术前注射纳米碳常出现的问题，容易导致解剖平面模糊，從而增加手术的难度[36]。此外，纳米碳在腹腔内的代谢周期较长，可长达22年[37]。若发生腹腔内溢出，可能会影响后续其他腹部手术的进行，并且进入人体的纳米碳容易在肝、脾，肺、肾等器官累积，虽然目前没有发现关于术中注射纳米碳而引起的严重不良反应的报道，但是仍不能忽视其潜在的危害[38]。除腹腔内溢出外，应用纳米碳对肿瘤周围进行标记，若距离肿瘤部位过近，可能会导致肿瘤细胞的腹腔内种植性转移[28]。此外，纳米碳对淋巴结的染色是非特异性的。因此，纳米碳为术后病理分期提供了充足的淋巴结，同时增加了术中过度清扫淋巴结的概率，进而导致淋巴漏、淋巴囊肿等并发症发生概率的增加。

5 面临的挑战

尽管纳米碳应用于结直肠癌病灶定位已有多年的历史，但是目前仍未有一个明确的指南为结直肠癌手术中使用纳米碳制订标准，如：注射的剂量、注射部位距离肿瘤短的距离、注射的方法、标记的数目以及术前注射时间等。最近，Reynolds等[36]对纳米碳应用提出了建议，内容包括注射的方法、注射部位、注射适应症以及标记数目，但是并未提及术前注射时间，且实行的效果还有待进一步观望。

6 展望

在结直肠癌手术过程中，纳米碳安全、稳定，是一种有效的术中定位染色剂，对减少手术时间、提高手术效果、为患者提供更好的治疗具有重要意义。随着对于纳米碳的研究的深入，发现纳米碳与叶酸、透明质酸等通过缀合后，静脉注射后能对肿瘤细胞起到良好的靶向作用[39]。然而，相较于黏膜下注射，静脉注射纳米碳可导致低毒性、氧化应激等副作用[40]，纳米碳作为药物载体在临床的应用受到质疑，但针对这些副作用的研究也可能是未来纳米碳的研究热点。

[参考文献]

[1]  Connell LC，Mota JM，Braghiroli MI，et al. The Rising Incidence of Younger Patients With Colorectal Cancer： Questions About Screening，Biology，and Treatment [J]. Curr Treat Options Oncol，2017，18（4）：23.

[2]  Siegel RL，Miller KD，Fedewa SA，et al. Colorectal cancer statistics，2017 [J]. CA Cancer J Clin，2017，67（3）：177-193.

[3]  Chen W，Zheng R，Baade P D，et al. Cancer statistics in China，2015 [J]. CA Cancer J Clin，2016，66（2）：115-132.

[4]  National Comprehensive Cancer Network. Clinical Practice Guidelines in Oncology [N]. Uterine Neoplasms，June 7， 2017.

[5]  Pedziwiatr M，Malczak P，Mizera M，et al. There is no difference in outcome between laparoscopic and open surgery for rectal cancer：a systematic review and meta-analysis on short- and long-term oncologic outcomes [J]. Tech Coloproctol，2017，21（8）：595-604.

[6]  Fu KI，Fujii T，Kato S，et al. A new endoscopic tattooing technique for identifying the location of colonic lesions during laparoscopic surgery：a comparison with the conventional technique [J]. Endoscopy，2001，33（8）：687-691.

[7]  Yeung JM，Maxwell-Armstrong C，Acheson AG. Colonic tattooing in laparoscopic surgery-making the mark？ [J]. Colorectal Dis，2009，11（5）：527-530.

[8]  Elarini T，Wexner SD，Isenberg GA. The need for standardization of colonoscopic tattooing of colonic lesions [J]. Dis Colon Rectum，2015，58（2）：264-267.

[9]  Cho YB，Lee WY，Yun HR，et al. Tumor localization for laparoscopic colorectal surgery [J]. World J Surg，2007，31（7）：1491-1495.

[10]  Kethu SR，Banerjee S，Desilets D，et al. Endoscopic tattooing [J]. Gastrointest Endosc，2010，72（4）：681-685.

[11]  Askin MP，Waye JD，Fiedler L，et al. Tattoo of colonic neoplasms in 113 patients with a new sterile carbon compound [J]. Gastrointest Endosc，2002，56（3）：339-342.

[12]  Yan J，Xue F，Chen H，et al. A multi-center study of using carbon nanoparticles to track lymph node metastasis in T1-2 colorectal cancer [J]. Surg Endosc，2014，28（12）：3315-3321.

[13]  Arteaga-Gonzalez I，Martin-Malagon A，Fernandez EM，et al. The use of preoperative endoscopic tattooing in laparoscopic colorectal cancer surgery for endoscopically advanced tumors：a prospective comparative clinical study [J]. World J Surg，2006，30（4）：605-611.

[14]  Wexner SD，Cohen SM，Ulrich A，et al. Laparoscopic colorectal surgery—are we being honest with our patients？ [J]. Dis Colon Rectum，1995，38（7）：723-727.

[15]  林晨，張再重，王烈，等.纳米碳染色标记在内镜下切除早期结肠癌后追加外科手术中的病灶定位作用[J].中华胃肠外科杂志，2017，20（8）：910-913.

[16]  Mcarthur CS，Roayaie S，Waye JD. Safety of preoperation endoscopic tattoo with india ink for identification of colonic lesions [J]. Surg Endosc，1999，13（4）：397-400.

[17]  Feingold DL，Addona T，Forde KA，et al. Safety and reliability of tattooing colorectal neoplasms prior to laparoscopic resection [J]. J Gastrointest Surg，2004，8（5）：543-546.

[18]  Park JW，Sohn DK，Hong CW，et al. The usefulness of preoperative colonoscopic tattooing using a saline test injection method with prepackaged sterile India ink for localization in laparoscopic colorectal surgery [J]. Surg Endosc，2008，22（2）：501-505.

[19]  Wang Q，Chen E，Cai Y，et al. Preoperative endoscopic localization of colorectal cancer and tracing lymph nodes by using carbon nanoparticles in laparoscopy [J]. World J Surg Oncol，2016，14（1）：231.

[20]  Wang Y，Deng H，Chen H，et al. Preoperative Submucosal Injection of Carbon Nanoparticles Improves Lymph Node Staging Accuracy in Rectal Cancer after Neoadjuvant Chemoradiotherapy [J]. J Am Coll Surg，2015，221（5）：923-930.

[21]  張相春，王延磊，晏伟，等.纳米碳淋巴示踪剂在腹腔镜结直肠癌手术中的应用探讨[J].中华医学杂志，2015， 95（32）：2612-2615.

[22]  Cai HK，He HF，Tian W，et al. Colorectal cancer lymph node staining by activated carbon nanoparticles suspension in vivo or methylene blue in vitro[J]. World J Gastroenterol，2012，18（42）：6148-6154.

[23]  杨斌，李英儒，温润龙，等.纳米碳淋巴示踪技术应用于腹腔镜结直肠癌根治术的意义[J].中华胃肠外科杂志，2015，（6）：549-552.

[24]  Zhang XM，Liang JW，Wang Z，et al. Effect of preoperative injection of carbon nanoparticle suspension on the outcomes of selected patients with mid-low rectal cancer [J]. Chin J Cancer，2016，35：33.

[25]  Dawson K，Wiebusch A，Thirlby RC. Preoperative tattooing and improved lymph node retrieval rates from colectomy specimens in patients with colorectal cancers [J]. Arch Surg，2010，145（9）：826-830.

[26]  Herrera-Ornelas L，Justiniano J，Castillo N，et al. Metastases in small lymph nodes from colon cancer [J]. Arch Surg，1987，122（11）：1253-1256.

[27]  Gartland KP，Eason CT，Bonner FW，et al. Effects of biliary cannulation and buthionine sulphoximine pretreatment on the nephrotoxicity of para-aminophenol in the Fischer 344 rat [J]. Arch Toxicol，1990，64（1）：14-25.

[28]  Yang M，Pepe D，Schlachta C M，et al. Endoscopic tattoo：the importance and need for standardised guidelines and protocol [J]. J R Soc Med，2017，110（7）：287-291.

[29]  Joshi P，Kaya C，Surana S，et al. A novel method in decision making for the diagnosis of anterior urethral stricture： using methylene blue dye [J]. Turk J Urol，2017，43（4）：502-506.

[30]  Chan BS，Becker T，Chiew AL，et al. Vasoplegic Shock Treated with Methylene Blue Complicated by Severe Serotonin Syndrome [J]. J Med Toxicol，2018，14（1）：100-103.

[31]  Tay JH，Wallbridge PD，Larobina M，et al. Electromagnetic Navigation Bronchoscopy-directed Pleural Tattoo to Aid Surgical Resection of Peripheral Pulmonary Lesions [J]. J Bronchology Interv Pulmonol，2016，23（3）：245-250.

[32]  Chu JN，Lazar J，Badger J. A postoperative blue rash：indigo carmine dye extravasation [J]. Int J Dermatol，2015， 54（9）：e371-e372.

[33]  Takahashi H，Zaidi N，Berber E. An initial report on the intraoperative use of indocyanine green fluorescence imaging in the surgical management of liver tumorss [J]. J Surg Oncol，2016，114（5）：625-629.

[34]  Zhai Q，Wang Y，Tian A. Severe hemodynamic instability after indocyanine green injection during off-pump  coronary artery bypass grafting：A case report [J]. Medicine（Baltimore），2017，96（46）：e8766.

[35]  Hammond DC，Lane FR，Welk RA，et al. Endoscopic tattooing of the colon. An experimental study [J]. Am Surg，1989，55（7）：457-461.

[36]  Reynolds IS，Majeed MH，Soric I，et al. Endoscopic tattooing to aid tumour localisation in colon cancer：the need for standardisation [J]. Ir J Med Sci，2017，186（1）：75-80.

[37]  Puccio F，Solazzo M，Marciano P，et al. Laparoscopic resection of calcifying fibrous pseudotumor of the gastric wall. A unique case report [J]. Surg Endosc，2001，15（10）：1227.

[38]  Wang H，Yang ST，Cao A，et al. Quantification of carbon nanomaterials in vivo [J]. Acc Chem Res，2013，46（3）：750-760.

[39]  Pardo J，Peng Z，Leblanc RM. Cancer Targeting and Drug Delivery Using Carbon-Based Quantum Dots and Nanotubes [J]. Molecules，2018，23（2）：378.

[40]  Xie P，Yang ST，He T，et al. Bioaccumulation and Toxicity of Carbon Nanoparticles Suspension Injection in Intravenously Exposed Mice [J]. Int J Mol Sci，2017，18（12）：2562.