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LSCI 和 ICG-FA 在活体猪模型肠道灌注监测中的表现

2025-12-23     来源:本站     点击次数:91

在机器人辅助肠道手术中,准确评估组织灌注是预防吻合口漏的关键。近期一项发表在《Scientific Reports》的研究首次在相同视野下对比了两种光学成像技术——激光散斑对比成像(LSCI)和吲哚菁绿荧光血管造影(ICG-FA)在活体猪模型肠道灌注监测中的表现。该研究通过定量分析发现,两种技术在对血流动态变化的监测上具有强相关性(r=0.7293),但在静态参数上存在差异。LSCI能够实现无染料连续监测微血管血流,而ICG-FA则通过荧光染料捕捉血流灌注的瞬时分布特征,二者在术中灌注评估中展现出互补潜力。

本研究由M.M. Coraci、H.M. Schouw、S. Kruijff、Y. Mao、M.E. Noltes和W. Heeman共同完成,论文题为《Comparison of quantitative laser speckle contrast and indocyanine green imaging for intestinal perfusion measurements in robot assisted surgery》,于2025年发表在《Scientific Reports》。

重要发现
01研究目标与技术原理
该研究旨在定量比较LSCI与ICG-FA在机器人辅助肠道手术中评估组织灌注的一致性。LSCI是一种基于激光散斑动态变化的无创光学技术,当相干激光照射组织时,移动的红细胞会导致散斑图样模糊,其模糊程度与血流速度成正比。ICG-FA则依赖近红外光激发血管内吲哚菁绿染料产生荧光,通过荧光强度分布反映血流灌注情况。两者虽均属光学成像范畴,但物理机制不同:LSCI直接感知血流运动,ICG-FA检测染料分布容积。

02实验设计与数据采集
研究团队在机器人辅助手术平台上,对猪的肠道段进行可控的动脉钳闭-再通操作,同步采集LSCI和ICG-FA图像。实验设置十个感兴趣区域(ROI),分别记录钳闭前、钳闭期及再通后的灌注数据。通过专用软件提取LSCI的激光散斑灌注单位(LSPU)和ICG的最大荧光强度(Fmax)、流入斜率等参数,并进行归一化处理以消除个体差异。

03相关性分析结果
数据显示,在动态参数上,LSCI与ICG-FA表现出高度一致性。钳闭解除前后的灌注变化值(ΔLSPU与ΔFmax)呈现强相关性(r=0.7293),说明两者在捕捉血流恢复的动态过程时具有可比性。

然而,静态参数如钳闭前后的平均LSPU与Fmax仅呈中度相关(r=0.6169–0.6556),ICG的90%最大荧光流入斜率与LSCI变化值的相关性较弱(r=0.3009)。这种差异源于技术本质:LSCI对红细胞运动高度敏感,而ICG-FA可能因染料滞留而高估低灌注区域的真实血流。

04空间灌注模式验证
通过归一化处理后的空间分析显示,两种技术均能准确识别钳闭导致的缺血中心区域。距离钳闭点最近的ROI呈现最显著的灌注变化,而边缘区域因血供未受影响,Δ值较低。统计检验证实两种技术在归一化数据上无显著差异(p=0.657),进一步验证了它们在反映相对灌注变化方面的一致性。

创新与亮点
01突破术中成像的视野同步难题
本研究首次实现在机器人手术中同一视野下同步对比LSCI与ICG-FA,消除了因视野偏移或时间延迟导致的测量误差。机器人手臂的稳定性为LSCI提供了理想的成像条件,显著降低了运动伪影对散斑信号的影响。

这种设计为光学成像技术在动态手术环境中的定量比较设立了新标准。

02推动染料自由成像技术的临床转化
LSCI作为无需外源造影剂的实时灌注监测技术,突破了ICG-FA因染料代谢限制无法连续测量的瓶颈。研究证实,LSCI在捕捉微循环血流变化时与ICG-FA等效,且具备实时量化优势。这对需要反复评估灌注的手术(如肠吻合术)具有重要意义,避免了多次注射ICG的累积风险。

03揭示光学成像参数的互补性
通过精细的参数对比,研究明确了两种技术在不同场景下的适用性:LSCI擅长监测血流动态变化,而ICG-FA能直观显示血管解剖与流出特征。这一发现为联合使用两种技术提供了理论依据——例如在肿瘤切除手术中,可先用LSCI持续监测边缘灌注,再通过ICG-FA验证血管完整性。

04提升光学成像定量化水平
研究采用标准化ROI分析流程,克服了临床中ICG-FA主观判读的局限性。通过开发与商业影像系统兼容的激光散斑设备,证明了LSCI在现有手术平台中的集成可行性,为光学成像技术从定性评估向定量决策转型提供了技术路径。

总结与展望
本研究通过机器人辅助手术平台下的直接对比,证实LSCI与ICG-FA在动态肠道灌注评估中具有高度一致性,且二者在技术层面形成互补。LSCI的无染料、实时连续监测特性,与ICG-FA的血管结构可视化优势相结合,有望构建更完整的术中灌注评估体系。未来研究需扩大样本量,明确定量参数与临床结局(如吻合口漏发生率)的关联,并探索多模态光学成像智能决策系统的开发。随着硬件集成与算法优化的进步,光学成像技术将从辅助观察工具逐步发展为精准外科的核心支撑,推动手术决策向标准化、量化方向迈进。

论文信息
声明:本文仅用作学术目的。
Coraci MM, Schouw HM, Kruijff S, Mao Y, Noltes ME, Heeman W. Comparison of quantitative laser speckle contrast and indocyanine green imaging for intestinal perfusion measurements in robot assisted surgery. Sci Rep. 2025 Jul 1;15(1):21664.

DOI:10.1038/s41598-025-05496-x.

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