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| 蛍光画像誘導手術 | |
|---|---|
| 専門 | 腫瘍学（外科） |
蛍光誘導手術（FGS）は、蛍光画像誘導手術とも呼ばれ、腫瘍切除の特定の場合には蛍光誘導切除術とも呼ばれ、手術中に蛍光標識された構造を検出するために使用される医療用画像技術です。[1]標準的な画像誘導手術と同様に、FGSは外科手術の手順を誘導し、外科医に手術野のリアルタイムの視覚化を提供することを目的としています。他の医療用画像診断法と比較すると、FGSはより安価で、解像度と検出可能な分子数の点で優れています。[2]欠点として、浸透深度は通常、可視波長では非常に浅い（100 μm）ですが、近赤外線の励起波長を使用すると1～2 cmまで達することがあります。[3]
画像装置
FGS は、カラー反射画像 (明視野) と蛍光発光からのリアルタイム同時情報を提供することを目的として、画像装置を使用して実行されます。1 つ以上の光源を使用してサンプルを励起および照射します。光は、蛍光体の発光スペクトルに一致する光学フィルターを使用して収集されます。画像レンズとデジタル カメラ ( CCDまたはCMOS ) を使用して、最終画像を生成します。ライブ ビデオ処理を実行して、蛍光検出中にコントラストを高め、信号対背景比を改善することもできます。近年、インドシアニン グリーン (ICG) の適応外使用の増加に乗じることを目的として、NIR 波長の蛍光に特化した装置を提供する多くの商業企業が登場しています。ただし、フルオレセインとプロトポルフィリン IX (PpIX) で使用するための、複数の蛍光チャネルを備えた商用システムも市販されています。[要出典]
励起源
蛍光励起は、さまざまな種類の光源を使用して行われます。[4] ハロゲンランプは、比較的低コストで高出力を実現できるという利点があります。異なるバンドパスフィルターを使用すると、同じ光源を使用して、UVから近赤外までの複数の励起チャネルを生成できます。発光ダイオード（LED）は、FGSにおける低コストの広帯域照明と狭帯域励起に非常に人気があります。[5]その特徴的な発光スペクトルにより、フィルターを使用せずに、特定の蛍光体の吸収スペクトルに一致する狭い範囲の波長を選択できるため、光学系の複雑さがさらに軽減されます。ハロゲンランプとLEDはどちらも、サンプルの白色光照明に適しています。励起は、特に短波長範囲（通常5〜10 nm）で高出力が必要な場合は、レーザーダイオードを使用して実行することもできます。 [6]この場合、システムはレーザー放射への露出の制限を考慮する必要があります。[7]
検出技術
蛍光色素と手術野からのライブ画像は、フィルター、レンズ、カメラの組み合わせを使用して取得されます。開腹手術中は、使いやすさと可動性から、通常、手持ち式のデバイスが好まれます。[8]特にデバイスの重量と複雑さが大きい場合（複数のカメラを使用する場合など）は、スタンドまたはアームを使用してシステムを手術野の上に保持できます。このようなデバイスの主な欠点は、手術室の照明が蛍光発光チャネルに干渉し、結果として信号対背景比が低下する可能性があることです。この問題は通常、蛍光検出中に手術室の照明を暗くするかオフにすることで解決されます。[9]
FGSは、腹腔鏡や内視鏡などの低侵襲デバイスを使用して実行することもできます。この場合、フィルター、レンズ、カメラのシステムがプローブの端に取り付けられます。[10]開腹手術とは異なり、外部光源からの背景が低減されます。ただし、サンプルでの励起電力密度は、内視鏡や腹腔鏡の光ファイバーの、特に近赤外線での低い光透過率によって制限されます。さらに、開腹手術デバイスに使用される標準的なイメージングレンズと比較して、光を集める能力が大幅に低下します。FGSデバイスは、ロボット手術にも実装できます（たとえば、da Vinci Surgical System）。[11]
臨床応用
FGS の主な制限は、新しい生物学的適応症を持つ臨床的に承認された蛍光染料が利用できないことです。インドシアニングリーン(ICG) は、手術中にセンチネルリンパ節を検出するための非特異的な薬剤として広く使用されています。 [12] ICG の主な利点は、近赤外線の光を吸収して放出することであり、[3]数センチメートルの組織下のリンパ節を検出できます。メチレンブルーも同じ目的で使用でき、スペクトルの赤色部分に励起ピークがあります。[13]手術中に卵巣がんの沈着物を検出する腫瘍特異的薬剤を使用した最初の臨床応用が行われています。[14]
歴史
FGSの最初の使用は1940年代にさかのぼり、当時はフルオレセインが初めて人間に使用され、脳腫瘍、嚢胞、浮腫、血流の生体内での画像化が強化されました。[15] 現代ではその使用は減少しましたが、ドイツの多施設試験で、PpIXからの蛍光に基づいて神経膠腫の切除を誘導するFGSが短期的に大きな利益をもたらすという結論が出ました。[16]
参照
参考文献
- ^ Stewart, Hazel L.; Birch, David JS (2021). 「蛍光ガイド手術」.蛍光の方法と応用. 9 (4): 042002. Bibcode :2021MApFl...9d2002S. doi : 10.1088/2050-6120/ac1dbb . ISSN 2050-6120. PMID 34399409. S2CID 237149829.
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