赵英迪 解正高

吲哚青绿(Indocyanine green，ICG)自20世纪50年代中期以来就被应用于医学领域，是一种相对无毒的荧光碘化物染料。ICG最初被用来定量测量肝功能和心功能，这些研究多侧重于测量血液中的ICG水平。20世纪70年代，ICG被用于眼科的研究中。随着技术的进步和研究的深入，ICG在眼科疾病研究的多个方面发挥了越来越重要的作用，尤其是在眼部血管造影、白内障手术、视网膜手术中的应用。

一、ICG的结构和特性

ICG是一种具有两亲性的含碘三碳菁染料，分子式为C43H47N2O6S2Na，相对分子质量为775×103。ICG是三维立体结构，其中的两个多环结构使其具有亲脂性，同时多环结构上连接的硫酸盐基团，又使其具有亲水性。使得ICG既可以与细胞结合，也可以和非细胞组织结合[1]。ICG有一个发色基团，可以用作活体组织染色剂，与周围组织结构进行区分。又因ICG与眼内不同组织结构的不同亲和性，可以使一些薄而透明的组织可视化，如內界膜等。同时ICG还有一个荧光基团，可以有效地吸收特定波长窗口(740～800nm)的红外光， 并在750～950 nm区域显示出荧光。因此可以利用ICG进行近红外成像，显示组织或器官中的血流、淋巴的分布或流动[2]。ICG还可将吸收的光转化为热能或产生氧化应激作用，用于一些疾病的治疗中[3]。ICG还具有安全性较高、良好的信噪比、相对低廉的价格等优势。

二、ICG在眼科中的应用

1.ICG血管造影(Indocyanine green angiography，ICGA)

ICGA是通过近红外光或红外激光激发血管内的ICG，使其产生荧光，并通过摄影摄像技术进行记录，随后用计算机图像处理系统进行记录分析的一种技术。ICG与血浆蛋白的结合率高达98%，因此大部分ICG被限制在血管内，渗出较少，可在血管内停留较长时间。可以通过ICGA技术有效的观察血管分布及血液循环的情况[4]。辅助多种疾病的诊断和治疗，目前在眼科中的主要应用是脉络膜血管疾病、眼前节疾病的诊断。

一些角膜疾病的发生机制和特点可能与其周围血液供应有关。记录角膜血管的传统方法受限主观印象和不适当的描绘，因此，不能客观准确的记录角膜血管的情况。因此，有研究者发现，ICGA联合荧光素血管造影(Fluorescein angiography，FA)可以显著提高对角膜新生血管复合体的评价[5]。一些传统色彩照片不能很好显示的角膜血管，可以通过ICGA得到清晰的图像[6]。ICGA和FA相比可以更加有效的识别位于角膜较深处的角膜瘢痕下方的血管，减少荧光素染料渗漏对结果的影响，可以更好的评估血管的形态[7]。ICGA还可以有效识别血液流动的方向，为选择性阻断角膜新生血管的提供了可能，减少了热能对角膜缘的损伤[8]。

在角膜缘周围的结膜和巩膜中存在多种类型的血管。由于巩膜组织是不透明的，常常不能对巩膜内的血管进行有效的识别，但可以通过ICGA或其他成像技术进行显示。因此，有研究者将ICGA用于观察翼状胬肉术后结膜移植物的血管重建情况[9]、观察眼表肿瘤的血管造影特点等[10]。炎症使血管通透性增加，不能很好的将与血浆蛋白结合的ICG限制在血管内。因此，ICG的渗漏可以看作血管破坏的一个指标，用于眼表炎性疾病的诊断治疗，如巩膜炎[11]、特应性角结膜炎[12]等。还可对ICGA记录的图像的荧光密度进行分析，客观量化的描述结膜充血的情况[13]。

维持正常的眼压需要房水生成和流出保持平衡。房水造影基于示踪剂的工作原理，将ICG等示踪剂引入眼内以观察房水的流动，增加对房水流出通道(Aqueous humor outflow，AHO)结构和功能的了解。很多研究都证实了在动物眼、尸体眼中行房水造影的安全性，并且可以有效的观察评价AHO[14,15]。还可根据房水造影的结果决定行青光眼微创手术的位置，并且在术后观察手术对AHO的影响[16]。目前有两种房水造影的方法，一种是导管造影，将ICG通过导管注入Schlemm’s管中，进而观察AHO。另一种是将ICG溶液直接注入前房，观察AHO。两种造影方法各有优劣，可以在研究、诊治过程中相互补充。房水造影还可与白内障手术同时进行，并不会增加手术风险[17]。

虹膜上的棕色色素沉着常会掩盖荧光素，使得FA不能很好的显示深色虹膜的血管。而ICGA对色素上皮具有良好的穿透性，可以透过覆盖在血管上的出血、黑色素、叶黄素等显示出血管图像。因此，ICGA可以用来观察虹膜上异常的血管、精确评估虹膜的低灌注，从而辅助疾病的诊断、治疗。使术者在复杂的斜视手术和视网膜脱离手术前，提前了解虹膜低灌注的程度，及时制定合适的手术方案，尽量避免术后前段缺血的发生[18]。

ICGA已经广泛应用于脉络膜视网膜相关疾病的诊断和研究中。可以用于观察生理或病理状态下眼部血管、血流的特点[19]。辅助葡萄膜炎、自身免疫性疾病、中心性浆液性脉络膜视网膜病变、静脉阻塞、脉络膜淋巴瘤、息肉状脉络膜血管病变等多种疾病的诊断。很多研究者试图通过多模态成像的方式研究疾病的影像学特点，如葡萄膜炎、脉络膜视网膜肿瘤、眼部弓形虫病、新生血管性黄斑病变、多发性白点综合征等， ICGA是其中不可缺少的一部分。

相干光层析血管成像术(Optical coherence tomography angiography，OCTA)是一种快速的、非侵入性的成像技术，提供的容量数据具有明确定位和描述病理的临床能力，并能够同时显示结构和血流信息，具有广泛的应用前景。目前已经有越来越多的研究证明，OCTA在某些方面可以作为代替ICGA的无创性检查，如评估角膜血管化面积、结膜血管、巩膜血管[20]、前段缺血[18]、脉络膜视网膜疾病[21]的诊断等。但有如视野相对较小、无法有效显示渗漏、由于患者移动导致的图像伪影等局限性。因此，目前ICGA在眼部血管疾病的研究诊断中的应用仍然是不可替代的。

ICGA不仅可以用于观察眼部血管，辅助诊断，同时可以辅助一些疾病的治疗。眼后部几乎没有血管，而ICGA能显示高度血管化的病变，使得能产生荧光的肿瘤组织与不能产生荧光的正常组织之间产生明显的区别。因此，ICGA可以实现安全的剥离、切除高度血管化的眼后区肿瘤[22]。ICGA还可引导激光光凝，治疗糖尿病黄斑水肿[23]。

2.ICG淋巴造影 淋巴管内皮细胞和淋巴液是透明的，在体内较难实现观察检测。而淋巴管具有的渗透性，可以吸收一些分子，如ICG、荧光素等，特别是与蛋白质结合时，这些分子可以从组织进入淋巴管中。因此，这些分子可以用来显示淋巴结的位置和淋巴引流的途径。ICG在淋巴可视化、前哨淋巴结清扫中的应用已经得到广泛的认可。ICG淋巴造影术同样在眼科的诊治中有所应用。如用于探索尸体眼结膜和下眼睑的淋巴引流和结膜水肿的关系[24]；观察结膜淋巴管[25]、角膜淋巴管[26]；有效识别结膜和眼睑恶性肿瘤的前哨淋巴结，辅助前哨淋巴结活检术或术中提供淋巴管可视化[27]等。还有学者为了避免游离ICG渗出淋巴管，影响造影结果，研究了一种新的纳米颗粒，使得淋巴中的ICG更加稳定，减少不必要的[28]。

3.ICG活体组织染色剂 ICG分子中含有发色基团，具有对活体组织进行高度染色的作用，并广泛应用于眼科手术中[1]。晶状体前囊膜的连续环形撕囊技术是白内障超声乳化手术的关键步骤。但在成熟期白内障、外伤性白内障、角膜混浊患者的白内障术中较难很好的观察囊膜。因此，将ICG注入前房，对囊膜进行染色，进而辅助囊膜的可视化。0.5%的ICG即可清晰的将囊膜与周围组织区分开来[29]。目前，主要有两种囊膜染色技术，一种是在气体充满前房后，将ICG滴在囊膜上，另一种是将ICG与黏弹剂混合后，覆盖在囊膜上。两种技术均可限制ICG与虹膜和角膜等结构的接触，减少ICG对其他眼内结构的影响。

ICG对层粘连蛋白和IV型胶原蛋白具有亲和力，常常被用来增加內界膜和玻璃体视网膜病变的增殖膜的可视化，辅助黄斑裂孔等疾病的手术治疗。术中可以通过“干法”或“湿法”显示內界膜或组织。“干法”是在注入ICG之前进行液-气交换，可以避免ICG与晶状体的接触，但可能会增加对视网膜的毒性作用。“湿法”是将ICG直接注入充满液体的玻璃体腔内，减少了直接接触视网膜的ICG的浓度，但可能造成ICG的弥散，对视网膜其他区域或晶状体进行染色的情况。还有研究者在ICG对內界膜染色的辅助下，成功诱导了玻璃体后脱离[30]。

深板层角膜移植术是一种不断发展的角膜板层手术，在某些角膜内皮失代偿的病例中，可以取代传统的穿透性角膜移植。术中需要在不造成供体角膜前后穿孔的情况下，进行角膜基质层内分离。以及需要在宿主前房内找到供体角膜瓣的合适位置，这些增加了手术的难度。ICG作为染色剂只会对切开的、暴露的供体角膜基质进行染色，而不会对未切开的、完整的角膜进行染色。因此，在获取供体角膜时可以避免对周围全层角膜的意外切割，同时可以在宿主前房内更加清晰的观察到已染色的供体角膜，方便术者操作[31]。还有研究者将ICG用于全激光辅助内皮角膜移植术中，激光切割供体角膜后，用ICG对其进行染色，帮助术者观察宿主前房内的供体角膜[32]。

ICG作为染色剂在眼科的其他手术中也有应用。小梁切除术中加入ICG可提高术中抗代谢药物的可视性，可估算术中及术后抗代谢药物的治疗区域，提高抗代谢药物使用的安全性[33]。将ICG注入小梁切除术后巨大的滤过泡中，可以辅助需要切除的组织的可视化[34]。有研究者将ICG与黏弹剂混合注入Schlemm’s管后，用内窥镜观察Viscocanalostomy降低眼压的作用原理[35]。在鼻内镜下泪囊鼻腔吻合术中使用ICG，可以对泪囊粘膜进行染色，将其有效的与周围鼻粘膜区分开。有研究者试图通过将ICG与黏弹剂混合使用来改进泪囊鼻腔吻合术的手术方式，使泪囊内侧壁更容易被识别和清除[36]。还有研究者将ICG注入儿童眼眶泪道囊肿术中意外破裂的囊肿内，用于识别囊肿的边界，辅助切除囊肿[37]。

4.ICG在眼科中的其他应用 激光焊接技术在眼组织中应用时，使用ICG可以有效控制激光产生热效应的位置，同时可以用较低的辐照度达到愈合组织的目的，避免了对周围组织的过度热损伤。与标准的缝合和吻合术相比，这种焊接方法可以抑制异物反应、减少术后眼内感染、控制术后散光的发生，同时可增加组织再生的能力，增加伤口的愈合速度。有研究者直接将ICG溶液涂抹于切割后的角膜壁上，再用激光诱导相邻组织结构之间的结合，进而使角膜组织愈合[38]。还有研究者将ICG与壳聚糖混合组成薄膜胶，用于封闭牛眼的穿透性角膜伤口；将ICG与纤维蛋白原胶混合后，再用激光进行固定，可有效控制兔眼滤过手术后的出血；还可将ICG与血清蛋白等材料结合，用于兔眼眼外肌的修复。但将ICG或将含有ICG的混合物用于人体眼组织激光焊接中，需要更多的研究证明其有效性和安全性。

近年来，光诱导治疗具有优越的定位性、良好的组织穿透性、高效的治疗效果、最小的侵袭性等优点。其中光热治疗和光动力治疗，已经有取代一些疾病的传统治疗的趋势。ICG可作为光诱导治疗中的光敏剂用于所需的位置。有研究证实ICG增强型经瞳孔热疗是控制视网膜母细胞瘤的一种有效的替代方法，特别是那些对标准治疗效果不佳的小肿瘤[39]。还有研究者将高峰值功率脉冲能量与ICG为介质的光动力治疗相结合，可以使角膜新生血管在低能量水平上有效闭合，同时还可以减少钛蓝宝石激光带来的附加损伤[40]。但体内应用分子成像技术仍存在一定的局限性，如ICG的浓度依赖性聚集、体外水稳定性差、光降解等。因此许多研究致力于克服这些限制。如采用壳聚糖包被的脂质体稳定和增强ICG的皮肤渗透性[41]；采用各种聚合纳米结构封装ICG[42]。

光动力治疗可以减少晶状体上皮细胞的残留，进而减少白内障术后晶状体后囊膜混浊的发生率。有研究用ICG对人工晶状体进行修饰，再用生物可降解聚合物聚乳酸-糖醇酸进行封闭，使得ICG可以在人工晶状体上存留一个月。当激光触发人工晶状体上的ICG时，可诱导光动力治疗，抑制晶状体上皮细胞的增殖和迁移[43]。有研究者认为这种对晶状体上皮细胞的抑制作用，不仅来自ICG的光敏效应，还可能来自于ICG本身的细胞毒作用[44]。

三、展望

近年来，ICG在眼科中的应用越来越广泛。从眼前节到眼后节，从诊断到治疗都有所应用。其中一些应用，如ICGA、晶状体囊膜染色、內界膜染色等均已在临床中得到推广，但另一些应用，如ICG淋巴造影、激光焊接、光诱导治疗等还需要更多的研究进行验证。目前，越来越多的研究者试图通过多种方式对ICG进行修饰，使其可以发挥更多的诊断、治疗作用，如作为分子成像探针用于肿瘤、血管性疾病的治疗中。ICG因其独特的理化特性，无论是在眼科临床还是基础研究，都有很广阔的研究前景。