内窥镜激光散斑成像技术实现甲状腺切除术中甲状旁腺功能的实时预测

《Lasers in Medical Science》：Endoscopic laser speckle imaging enables real-time prediction of parathyroid function in thyroidectomy

本研究针对甲状腺术后甲状旁腺功能损伤的临床难题，开发了内窥镜激光散斑对比成像(eLSCI)系统，通过量化甲状旁腺血流指数(BFI)变化，实现了术中甲状旁腺灌注功能的实时评估。结果表明BFI变化率与术后15分钟及24小时甲状旁腺激素(PTH)变化率显著相关(r=0.672/0.671)，为精准保护甲状旁腺功能提供了新技术支撑。

　　

甲状腺癌已成为头颈部最高发的恶性肿瘤之一，近30年来我国发病率激增289.6%，2022年新发病例高达46.61万例。手术作为甲状腺肿瘤的主要治疗手段，术后甲状旁腺功能减退是最常见的并发症，其中暂时性和永久性低甲状旁腺激素血症的发生率分别达27%和1%。这种并发症主要源于术中甲状旁腺被意外切除或血供受损，而目前术中甲状旁腺识别和灌注评估仍高度依赖外科医生的经验性视觉判断。值得注意的是，即使考虑到腺内甲状旁腺组织，意外切除率仍高达13.1%。

近年来，虽然涌现出纳米碳染色、术中快速甲状旁腺激素检测、近红外自发荧光成像等多种甲状旁腺定位技术，但这些方法均无法实现灌注功能的实时评估。吲哚菁绿荧光成像虽能评估血流，但存在需要外源性造影剂、荧光持续时间短、出血时易污染术野等局限。激光散斑对比成像(LSCI)技术基于激光散斑物理原理，具有无标记、实时监测、全场成像、非接触测量和高时空分辨率等优势，已在脑肿瘤切除中的脑血流监测、烧伤愈合预测和移植皮瓣灌注评估等领域展现临床价值。

为解决现有宽场LSCI系统无法深入狭窄手术通道的瓶颈，特别是满足内窥镜甲状腺手术的需求，研究团队开发了内窥镜激光散斑对比成像(eLSCI)系统。该系统整合了同轴照明单元、双通道成像光学系统和光谱分辨采集系统，采用785纳米半导体激光与白光LED的混合光源，通过二向色镜进行光谱分离，实现明场条件下的深部组织灌注成像。

研究前瞻性纳入2024年11月至2025年4月期间15例接受单侧/双侧甲状腺切除术的患者，通过eLSCI系统记录甲状腺切除前后的血流指数(BFI)，并检测术前、术后15分钟和术后24小时的血清PTH和钙水平。BFI变化率计算公式为(术后BFI-术前BFI)/术前BFI，理论范围从0(无灌注变化)到-1(完全灌注丧失)，负值越大表明血管损伤越严重。

为确保测量准确性，研究建立了标准化的感兴趣区域(ROI)选择流程：由5年经验的研究人员在主刀医生现场监督下手动绘制完全包绕甲状旁腺组织的椭圆ROI，严格避开邻近甲状腺实质、脂肪组织和血管结构，并通过连续三次测量取平均值降低随机误差。验证显示操作者间一致性ICC达0.98(95%CI:0.91-0.99)。对于未可视化甲状旁腺，BFI变化率赋值为0；主动移植或意外切除的甲状旁腺赋值为-1。

主要技术方法

研究采用自研的内窥镜激光散斑对比成像系统，集成785纳米激光照明与双通道采集架构，通过时间激光散斑对比分析(tLASCA)算法量化微循环灌注。术前通过微流控血流模型实验标定系统参数，术中在22°C环境温度下保持内窥镜探头与术野垂直，采集甲状旁腺区域的稳定激光散斑图像序列，使用MATLAB进行BFI计算。研究纳入宁波大学附属李惠利医院甲状腺外科的15例患者，检测三个时间点的血清PTH和钙水平，采用Pearson和Spearman相关分析评估BFI与功能参数的相关性。

White-light and laser speckle imaging of PTGs

研究共纳入15例患者(6例全切、9例叶切)，预期甲状旁腺数量60个，实际可视化34个(含9个主动移植)，总识别率58.6%。全切和叶切亚组的识别率分别为70.8%(17/24)和47.2%(17/36)。代表性图像显示，术前后甲状旁腺在白色光和散斑对比成像中均可被椭圆ROI准确定量 delineate。

Correlation analysis between BFI and PTHSerum calcium levels

BFI变化率与术后15分钟PTH变化率呈显著正相关(Pearson's r=0.672, p=0.006；Spearman's ρ=0.614, p=0.017)，与术后24小时PTH变化率相关性同样显著(Pearson's r=0.671, p=0.006)。而BFI变化率与血清钙变化率在两个时间点均无显著相关性(p>0.05)。分层分析显示，全切亚组(n=6)中BFI与术后15分钟(r=0.951, p=0.004)和24小时PTH(r=0.990, p<0.001)相关性极强；叶切亚组(n=9)中相关性不显著，提示eLSCI对全切术后甲状旁腺功能的预测价值更高。

Correlation between PGRIS Index and BFI/PTH Levels

甲状旁腺识别评分指数(PGRIS Index)与BFI变化率呈强正相关(r=0.844, p<0.001)，而与PTH变化率相关性不显著，可能受样本量限制。

研究结论与讨论

eLSCI系统首次实现了开放和内窥镜甲状腺手术中甲状旁腺灌注的实时定量评估，BFI与PTH的显著相关性证实其预测术后功能的可行性。该系统采用临床级30°腹腔镜，无需关闭光源即可在2-3分钟内完成评估，对总手术时间影响小于5%，且学习曲线短(3-5台手术即可掌握)。值得注意的是，BFI与钙水平无相关性，反映了PTH调控血钙的生理延迟特性。

研究创新点在于解决了窄小手术空间内的深部组织灌注评估难题，为术中判断甲状旁腺缺血、实施主动移植提供了客观依据。局限性在于样本量较小(n=15)未能进行多因素分析，未来需要通过多中心大样本研究(目标≥100例全切患者)进一步验证其预测永久性低甲状旁腺激素血症的效能。

该技术有望改变依赖主观经验的甲状旁腺保护模式，通过实时灌注量化推动甲状腺手术向精准化发展，最终降低永久性甲状旁腺功能损伤的发生风险。