综述：结直肠手术中吲哚菁绿荧光血管造影的量化分析：文献系统综述

这篇综述聚焦结直肠手术中吲哚菁绿荧光血管造影（ICGFA）量化，探讨其临床应用进展与挑战。

　　### 引言
在结直肠疾病的治疗领域，手术是主要的治疗手段，然而，术后吻合口漏（Anastomotic Leak，AL）这一严重并发症却困扰着临床医生。AL 不仅会导致患者的二次并发症增多、死亡率上升，还会延长住院时间、增加医疗成本，对肿瘤患者的预后也产生不利影响。

传统上，外科医生评估肠道灌注的方法，如触摸肠系膜的搏动、观察结肠的颜色变化以及切除边缘的出血情况等，存在主观性强和可靠性差的问题。近年来，吲哚菁绿荧光血管造影（Indocyanine Green Fluorescence Angiography，ICGFA）逐渐崭露头角，它能够在术中快速、可靠地评估肠道灌注情况，通过近红外（Near Infrared，NIR）成像技术，为外科医生提供直观的图像信息，这一技术有可能成为结直肠手术的新标准护理方式。

但是，ICGFA 也存在一些问题，其中最主要的是其图像解释的主观性，不同医生对图像的解读存在差异，这限制了它的广泛应用。为了解决这一问题，研究人员提出了对 ICGFA 信号进行量化的方法，期望通过计算机视觉技术等手段提高其准确性和可靠性。在这样的背景下，对 ICGFA 量化在结直肠手术中的研究进展进行系统综述显得尤为重要。

研究方法

1. 检索策略：本次综述依据 PRISMA-Search 检查清单指南和建议进行系统文献检索。检索范围涵盖 PubMed、Scopus、Web of Science 和 Cochrane Collaboration 数据库，检索时间从数据库建立至 2024 年 8 月 29 日，并更新至 2024 年 11 月 18 日。检索词包括 “colorectal”（涵盖 “colon” 和 “rectum”）、“bowel”、“anastomosis”、“anastomotic leak”、“outcome”、“perfusion”、“assessment”、“evaluation”、“fluorescence”、“angiography”、“indocyanine green”、“quantification”、“computation” 等医学主题词（Medical Subject Heading，MESH）。检索时对所有检索词进行 “扩展” 处理以包含子主题，并根据需要使用截断符号（*）。在检索概念内部使用布尔运算符 “OR”，在连接不同概念时使用 “AND”。检索到的文献标题和摘要由两名 reviewers（PMcE 和 AS）进行筛选，同时对相关出版物的参考文献列表和 Google Scholar 进行检索，以获取更多相关文献。
2. 研究选择：纳入分析的研究需满足以下条件：一是针对接受结直肠手术治疗良性或恶性疾病患者的临床研究；二是使用 ICGFA 评估肠道灌注；三是具备量化荧光图像的方法；四是全文为英文且可获取。若研究满足以下任何一条标准则被排除：一是无人类患者参与（如动物研究）；二是出版物类型为系统综述、荟萃分析、指南、会议摘要等。
3. 数据提取：研究选择过程借助在线工具 Rayyan? 辅助完成。两名 reviewers（PMcE 和 AS）按照预先制定的策略和标准独立审查研究，分别提取和记录文献的标题、出版细节以及研究人群特征等信息。在审查过程结束后，对数据库进行回顾和比较，以减少选择偏倚、去除重复文献，若出现争议则由第三名 reviewer（PB）进行澄清。
4. 质量评估：由两名作者（PMcE 和 AS）独立对研究进行质量评估，评估工具采用纽卡斯尔 - 渥太华量表（Newcastle Ottawa Scale，NOS）。若评估过程中出现争议，将咨询第三名作者（PB）进行解决。使用 RStudio 2023.12.0 中的 “robvis” 包创建交通灯图来展示 NOS 评估结果。

研究结果

1. 研究特征：最初检索共获得 1428 项研究，经过筛选，84 项研究符合全面审查标准，最终 22 项研究被纳入本综述。这些研究均在 2010 年之后发表，其中 15 项（68.1%）自 2020 年起发表。22 项研究共纳入 1469 例患者，每个研究的患者数量在 4 - 301 例之间。4 项研究（154 例患者）对荧光信号进行实时分析，其余 1315 例患者采用术后视频记录分析。在这些研究中，21 项研究的高级通讯作者为外科医生，1 项由科学家协调。通过 NOS 评估，16 项研究为中等质量，3 项为高质量，3 项为低质量。
2. ICG 协议、可视化和软件：大多数（n = 20）研究在吻合形成前评估拟吻合结肠段的 ICGFA，1 项研究在吻合前后均进行评估，1 项仅在吻合后评估。11 项研究仅纳入接受左侧结肠切除术的患者，其中 6 项专门针对直肠切除术（576 例患者）。其余 11 项研究纳入了因各种良性和恶性疾病在结肠、直肠和小肠进行切除手术的患者。ICG 的给药剂量差异较大，8 项研究采用根据体重给药的方式，10 项研究采用固定剂量方案，4 项研究未报告给药剂量。研究中使用的相机系统种类繁多，制造商包括 Stryker、Karl Storz、Novadaq 等。13 项研究对感兴趣区域进行体外 ICG 评估，2 项进行体内评估，6 项采用混合评估方式，1 项未报告评估方式。18 项研究报告了图像采集协议，12 项报告了特定的采集时间，10 项报告了相机与感兴趣组织之间的固定距离，5 项报告在体外评估时关闭背景光。ICGFA 信号量化使用了多种商业可用或定制软件，但后者目前均未在线提供供他人使用。
3. 灌注参数：在纳入的研究中，共定义和使用了 26 种不同的灌注参数，大致可分为强度、流入和流出里程碑参数。强度参数中，最大荧光强度（Fmax?）是第二常评估的参数（n = 13），其他强度参数还包括最大强度的一半、最大强度后 50 秒和 100 秒的荧光强度下降等。流入参数中，从可见荧光开始到达到最大强度的时间（Tmax?）是最常评估的参数（n = 15），此外还包括从可见荧光开始到达到最大强度一半的时间（T1/2max?）、从注射到可见荧光的时间（T0?）等。流出参数方面，只有 3 项研究评估了最大荧光强度之后的参数，如最大流出斜率、特定时间点后的曲线下面积（AUC30/60/120/180?）等。
4. 人工智能（AI）模型：4 项研究使用了 AI 模型。Park 等人开发了一种基于自组织映射（Self - Organizing Map，SOM）网络的无监督机器学习模型，用于预测直肠切除术后吻合口并发症的风险；Dalli 等人开发了一种患者校准的定量 ICGFA 肠道横切推荐器；Arpaia 等人利用前馈神经网络算法开发了一种机器学习模型，用于分类灌注是否充足；Singaravelu 等人开发了一种深度学习双向长短期记忆模型，用于预测有经验的 ICGFA 使用者在图像解释基础上放置手术吻合器的位置。
5. 临床部署和相关性：在纳入的研究中，只有 1 项研究在术中实际使用了灌注参数和量化方法来指导手术决策。Son 等人基于组织氧饱和度（StO2?）和T1/2max?制定了协议，在 68 例患者中有 6 例根据该协议改变了预定的横切线。其他 3 项进行 ICGFA 信号实时分析的研究中，手术医生对量化方法的解释不知情。在吻合口并发症方面，18 项研究报告了该结果，其中 11 项评估了灌注参数与吻合口并发症之间的相关性。6 个参数被发现与吻合口并发症率相关，T0?和Fmax?最为常见（n = 4），此外还有斜率（n = 2）、时间比（TR，n = 2）、T1/2max?（n = 1）和Tmax?（n = 1）。Park 等人开发的 AI 模型对吻合口并发症的预测能力比评估的灌注参数更强。在评估灌注参数与组织氧饱和度的相关性时，3 项研究发现T1/2max?、Tmax?、T0?和Fmax?（均 n = 1）与组织氧饱和度相关。在代谢标记物方面，D'Urso 等人报告Tmax?与毛细血管乳酸和线粒体呼吸相关，Dalli 等人报告乳酸比率与下降斜率和Fmax?相关，但生成的模型未显示相关性。在外科医生的解释方面，13 项研究报告了外科医生根据 ICGFA 改变手术计划的比例，只有 1 项研究将其与测量参数相关联，Adams 等人报告在外科医生改变手术计划的病例中，Fmax?显著较低，Tmax?显著较高。

讨论

随机对照试验（Randomized Controlled Trials，RCTs）和荟萃分析表明，对于经验丰富的使用者，ICGFA 在结直肠手术中有助于降低术后 AL 发生率，且无需量化方法。随着 NIR 平台的广泛应用，ICGFA 用于肠道灌注评估可能成为标准护理方式。然而，ICGFA 广泛应用仍存在一些障碍，如学习曲线、缺乏标准化培训路径、增加手术复杂性以及需要正确解读和记录等。

本综述发现，ICGFA 量化研究仍处于发展阶段，存在研究质量、方法学和结果的显著异质性。不同研究使用的 NIR 平台不同，信号处理方式也各异，导致量化方法难以通用。即使使用相同成像平台，不同的计算方法也会造成 ICGFA 量化的差异。此外，荧光信号强度受相机镜头配置、目标距离和位置等因素影响，部分研究虽进行了设置标准化，但也有研究表明标准化可能会影响信号计算推断。ICG 的给药剂量在不同研究中也存在较大差异。

目前，ICGFA 量化的价值和目的仍不明确，尚未有完全经过验证的系统。只有少数研究聚焦于直肠切除术，而这是 ICGFA 临床研究支持其主要（或许是唯一）益处的领域。在研究终点方面，多数研究关注吻合口并发症，部分研究针对组织氧饱和度、代谢标记物或新型成像方法等替代指标，但这些指标本身也需要临床验证和测量标准化。基于专家解释的定量方法可能更有意义且易于临床验证，因为经验丰富的外科医生使用 ICGFA 已被证明可降低 AL 发生率。

此外，ICGFA 量化还存在其他挑战。虽然小数据集足以创建和训练量化模型，但为了进行验证和测试，需要大量来自不同人群的患者数据，然而目前缺乏可评估的注释图像库。由于数据保护法规，各单位之间共享数据存在困难，这意味着开发研究需要在不同中心进行前瞻性验证。在监管层面，对决策支持水平存在担忧，因为这涉及责任问题。将基于专家外科医生解释的定量方法应用于临床研究，若得到验证，可减少这种担忧，为使用者提供有经验的 ICGFA 使用者对图像的解释信息。同时，新的量化系统在初始部署时也面临问题，将算法引入成像相机头或塔可能会影响现有监管批准，因此新系统需要以可分离设备的形式进行部署，类似目前内镜息肉识别方法。

本研究也存在局限性，研究类型的多样性限制了正式的汇总和荟萃分析。此外，商业实体在开发系统时可能未公开其方法和研究成果，这也可能影响对 ICGFA 量化研究进展的全面评估。

结论

本综述表明，结直肠手术中 ICGFA 信号的量化目前主要局限于学术探索阶段，缺乏能够进行方法学上合理的临床试验的部署方法，这在当前临床文献中是一个关键的空白。ICGFA 凭借经验通过观察即可可靠使用，计算方法的目标应是通过反映经验丰富使用者的解释来复制这种评估，而不是单纯提供更多无根据的数据供进一步解释。未来，需要更多高质量的研究来解决 ICGFA 量化面临的问题，推动其在临床实践中的广泛应用。