隨著精準外科理念的提出，術中導航技術逐漸被應用于臨床，讓外科手術有了“地圖”的指引，不再“盲切”。而利用熒光術中導航技術進行的熒光引導手術，其熒光分子探針能在術中實時點亮癌細胞，突破了傳統手術治療的精度極限。
近日，復旦大學張凡教授團隊開發了一種具有高亮度的氮偶氮硼二吡咯烷刷狀大分子探針，其比之前報道的同類紅外二區熒光分子探針亮度高約10倍，同時具有很強的生物安全性，有望應用于腫瘤的早期診斷和術中導航。相關成果在線發表在國際期刊《德國應用化學》上。
隨著精準外科理念的提出，術中導航技術逐漸被應用于臨床，讓外科手術有了“地圖”的指引，不再“盲切”。而利用熒光術中導航技術進行的熒光引導手術，其熒光分子探針能在術中實時點亮癌細胞，突破了傳統手術治療的精度極限。
近幾年，熒光術中導航技術也在不斷升級，以便在手術中更精準地為腫瘤定位，甚至可以揪出隱藏在人體組織深處的、更加微小的腫瘤。
熒光分子探針在術中為醫生精準導航
“術中導航是在手術中通過影像學方法，將切除目標的影像數據與手術中患者的解剖結構，通過直接或間接的方法建立準確對應，并在手術中通過影像學持續、實時獲取被切除病變的形態、大小和邊緣等信息?！碧旖虼髮W醫學部教授張曉東表示，有了這樣的“活地圖”，就能使醫生對病變的解剖位置一目了然，從而實現更為精準、快速和安全的全新外科手術操作。
術中導航系統最早應用于神經外科領域，近年來，隨著導航技術的不斷發展，其臨床應用范圍已逐步擴展到功能神經外科、脊柱外科（骨科）、耳鼻喉科、整形外科、腫瘤科等。
“目前術中導航系統在腫瘤外科手術中的應用非常廣泛?！睆垥詵|介紹，根治性手術切除是實體瘤治療的基礎，但在過去的幾十年中，手術技術并未發生根本改變。傳統外科腫瘤手術中，主要依靠醫生主觀評估組織結構、顏色和觸感等來區分腫瘤與周圍正常組織，并盡可能完整地切除腫瘤。但這種方式難免存在腫瘤殘留或對正常組織過度切除的可能。
而且在臨床手術中，現有醫學影像手段無法檢測到毫米級及以下微小腫瘤病灶，而這些微小病灶如果不能徹底清除又會引起腫瘤的復發及轉移，危及患者生命。因此要實現對腫瘤的徹底清除，光靠手術“活地圖”還不夠，還需要有更精準的指引定位。熒光引導手術中的熒光分子探針由于能夠在術中實時點亮癌細胞，因此可以幫助醫生更精準地判斷腫瘤邊界、發現轉移灶。
據張曉東介紹，醫生會先在患者體內注射分子熒光染料，然后用近紅外鏡頭照射檢測區域，熒光染料進入腫瘤細胞后，在外源性光源的激發下會發射出近紅外光，熒光導航設備將根據這種近紅外光和白外光的疊加，計算獲得腫瘤的實時影像，從而讓醫生通過顯示屏就能實時精確定位腫瘤。
“這種近紅外光其實就是人們常見的電視機遙控器上發出的那種光，在一定能量范圍內，對人體傷害微乎其微；采用的熒光染料也比較安全，不會對人體產生副作用。”張曉東介紹。
多方面努力實現核心元器件國產化
目前，熒光導航技術在我國的腫瘤手術治療中應用非常廣泛，全國很多醫院都已經開展這項技術。不過，目前國內市場主要還是被歐洲、日本、美國等國家的設備、系統占據，國內各大醫院使用的熒光導航設備仍以國外進口為主。
“其實我們國家熒光導航技術水平并不落后于歐美國家，甚至在紅外二區、長波長等熒光導航領域最前沿的技術方面還走在世界前列，有幾項研究已經進入到了人體實驗階段?！睆垥詵|說，無論是技術水平還是研發速度，我國與國外相比都不遜色。
同時，科研人員也不斷優化熒光分子探針的性能，小分子自組裝納米探針結合了小分子的簡單性和納米顆粒增強的腫瘤聚集性，可以減少或消除不良的“生物污垢”，以減緩清除速度并避免不良的免疫反應。
“在熒光導航領域，我們國家起步比較晚，雖然前沿技術方面并不落后，但是在這個領域的基礎還比較薄弱，很多核心元器件和零部件都需要進口?！睆垥詵|透露。
“未來，要想在熒光導航領域實現核心元器件和零部件的國產化，我國還需要在3方面進行努力?！睆垥詵|說。
首先，要在熒光導航的硬件方面取得突破，提高基礎元器件和零部件的精細度，上下游企業配合起來，形成一條完整的產業鏈。
其次，應圍繞紅外二區、長波長等前沿技術，攻克深組織成像技術，同時匹配相應的熒光造影劑，實現這一領域的快速發展。
再次，要開展智能化研究，把熒光導航技術與AI技術結合起來，實現硬件和軟件的智能化。比如通過人工智能收集數據進行分析，在手術前輔助醫生進行預判等?！叭斯ぶ悄軙篃晒鈱Ш竭@項技術擁有更廣闊的發展前景，會使疾病診斷更加精準、便捷。”張曉東如是說。
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設備、算法和熒光分子探針是熒光成像關鍵
張曉東表示，熒光成像的關鍵在于穿透深度和信噪比。要實現更高的組織穿透深度和更高的信噪比，就需要不斷升級導航成像設備、算法和熒光分子探針這三方面的技術。
在導航成像設備和方法方面，目前比較有潛力的研究為紅外二區成像，該技術是由美國斯坦福大學戴宏杰院士發明的成像技術。它比傳統熒光導航技術使用的波長更長，能達到1000—1700納米。目前，該項技術已經用于腫瘤免疫治療、神經科學等領域?！安ㄩL越長，能看到的位置就會越深，信噪比也更大，最終影像也會更加清晰?！睆垥詵|解釋。
硬件的發展，還需要與之相匹配的軟件，靈敏高效的定位也離不開精密的算法。比如中國科學院自動化所田捷教授就整合了醫學影像處理技術、分析技術與創新技術，搭建了靈活可用的整體計算框架。熒光分子探針方面，目前我國也有1000—1700納米的紅外二區熒光分子探針正在逐步研發中，中國科學院蘇州納米所的王強斌教授、復旦大學張凡教授等都在紅外二區探針的研究方面取得了豐碩的成果。
