作者：内蒙古医科大学附属医院骨科     李熠

手术是骨与软组织肿瘤治疗的核心策略，但阳性切缘问题仍是影响预后的关键因素。数项大样本量研究显示，骨与软组织肿瘤标本的边缘阳性率升高和患者的生存率下降存在关联。传统术式依赖术前影像学评估及术中触觉和视觉经验判断，此类判定往往存在主观性且精准度欠佳。切除不足可致局部复发风险增加37%；切除范围过大则可能致使正常组织关键功能丧失，进而对患者活动能力、骨稳定性或关节功能产生不利效应。为突破这一瓶颈，计算机辅助设计(CAD)技术、快速成型(RP)技术、术中导航技术等逐步应用于临床。其中以吲哚菁绿(ICG)为媒介的近红外(NIR)成像备受关注，已在临床及临床前研究领域深入开展诸多探索，凭借其独特的优势，于乳腺、胃肠等肿瘤切除手术中得到较为广泛的运用。近期随着该技术的不断发展和完善，亦逐步在骨与软组织肿瘤外科领域得到应用。

近年来，研究发现ICG荧光显像技术在骨与软组织肿瘤的治疗中展现了巨大潜力。但相关研究证据呈碎片化分布，需进行系统性归纳和总结。笔者聚焦当前研究存在的三大瓶颈：ICG荧光组织穿透深度限制、特异性不足及定量标准化缺失，总结最新研究成果，阐明ICG荧光显像技术通过高渗透和易阻滞效应、网格蛋白介导的内吞作用等机制使ICG优先在肿瘤组织中蓄积以及ICG荧光显像技术在骨与软组织肿瘤中的潜在临床应用等方面的研究进展，结合ICG荧光显像技术在其它肿瘤中的研究现状，为深入解析ICG优先在骨与软组织肿瘤中蓄积的机制并优化临床诊疗策略提供理论依据。

ICG的介绍

ICG应用的原理：ICG是一种近红外荧光染料，静脉注射后与白蛋白结合分布于全身血管。在体内不参与代谢，经肝细胞摄取后以原形通过胆汁排泄，半衰期约为3～4min。目前认为其在肿瘤细胞中的选择性蓄积主要依赖高渗透与滞留效应(EPR效应)、网格蛋白介导的内吞作用及与肿瘤细胞表面高表达的受体(如清道夫受体家族)相互作用等机制。EPR效应认为肿瘤微环境中的促血管生成因子可通过激活内皮细胞表面受体，导致维持内皮细胞屏障完整性的紧密连接从细胞膜解离，使血管内皮间隙增大；此外肿瘤血管内皮细胞基底膜不完整；而且肿瘤组织缺乏高效的淋巴引流系统，导致渗透进入肿瘤组织的高分子化合物在其中滞留，这些原因综合导致了ICG-白蛋白复合物更易滞留。网格蛋白介导的内吞作用认为肿瘤细胞高表达网格蛋白受体，主动摄取ICG的速率较正常细胞更快。Wang等发现清道夫受体(SRs)不仅可通过结合ICG-白蛋白复合物激活下游信号通路使网格蛋白受体高表达，还可通过识别ICG分子中的疏水基团，直接介导其跨膜运输，加速ICG的主动摄取。但确切机制仍有待深入探究(图1，2)。

ICG应用的基本方法：根据用途不同，临床中使用方法也不同，注射部位如经外周静脉注射、病灶周围皮下注射和黏膜下注射等，注射时间如术前注射和术中注射等，在骨与软组织肿瘤治疗中临床常规采用经外周静脉注射，剂量为0.5～2.0mg/kg，注射时间为术前16～24h给药，但目前尚未明确最优给药剂量及时间，后续需开展大样本前瞻性研究，为最佳选择提供理论依据。

ICG与其它显影剂的比较：ICG在骨与软组织肿瘤中的应用具有独特优势。相较于传统显影剂(如放射性同位素、亚甲蓝等)，ICG无辐射风险，安全性更高，且代谢快(半衰期约3min)，可重复注射使用。其次，ICG还可与多种影像技术(如SPECT/CT、MRI)联合应用，术前辅助诊断与术中导航协同，优化治疗决策。但其也存在局限性，ICG依赖近红外光成像，组织穿透深度约5～10mm，对于深部肿瘤其荧光信号易受影响，相比之下，MRI造影剂(如钆喷酸葡胺)可通过磁场穿透全身组织，清晰呈现深部肿瘤的解剖边界。此外，ICG荧光显像需专用近红外成像系统(激发波长选择778～806nm，发射峰选择832nm)，此类设备成本较高，基层医疗机构难以普及，而传统显影剂如亚甲蓝仅需肉眼观察。

ICG荧光显像技术的成本效益分析：设备成本上，近红外成像系统单台约150万元左右，可通过多科室共享以降低成本；耗材成本上，ICG试剂单次费用约1000元左右，显著低于术中冰冻切片；时间成本上，可缩短手术时间至少30min，以减少手术室占用成本及麻醉相关费用，并且其降低阳性切缘率以降低二次手术及其它后续治疗费用，长期经济效应显著。

ICG荧光显像技术在非骨与软组织肿瘤治疗中的应用

肝脏肿瘤治疗中的应用：2009年，Ishizawa等首次将ICG荧光导航用于肝肿瘤切除，通过研究证实其可清晰识别肿瘤边界并确认其安全性。Yao等进一步研究发现ICG荧光显像技术还可减少术中出血量(降低42%)且降低1年复发率(下降21%)。但由于ICG并无针对肝脏肿瘤的主动靶向能力，其结果仍存在假阳性率高的问题。

胃肠道肿瘤治疗中的应用：ICG通过EPR效应等机制滞留于胃癌、结直肠癌等病灶，辅助精准切除。在结直肠癌和胃癌中，ICG引导的前哨淋巴结活检可降低术后并发症(如淋巴漏)。最新研究显示靶向胃癌HER2受体的ICG探针已在动物模型中实现高特异性显像。但目前术中使用ICG观察血运后仍无法完全避免吻合口瘘的发生。

乳腺肿瘤治疗中的应用：ICG近红外成像在乳腺肿瘤中的应用覆盖肿瘤定位、前哨淋巴结示踪、血管评估及光动力治疗等多个领域，尤其在乳腺癌保乳手术和微创治疗中展现出独特价值。最近研究者开发出基于四价铪配位的近红外荧光纳米探针可实时术中肿瘤切缘可视化，有望实现肿瘤全切并减少局部复发。目前，术中显影时间短(30～45min)是制约该技术发展的主要问题。

ICG荧光显像技术在骨与软组织肿瘤治疗中的应用

以ICG为媒介的近红外成像在骨与软组织肿瘤外科中的应用涉及肿瘤范围成像等。2021年，首次报道了以ICG为导航媒介的近红外荧光导航技术用于骨与软组织肿瘤切除。Nicoli等进行了一项临床实验，此实验研究对象为11例肉瘤患者，这些患者在术前16～24h静脉注射75mgICG，并未发生不良反应，术中10例显示荧光，1例因新辅助化疗导致坏死90%以上的骨肉瘤未显示荧光。此研究成功完成有效性验证并证明了ICG荧光成像的临床安全性。在此基础上，Brookes等组成的治疗小组进行了一项更大规模的研究，对接受骨与软组织肿瘤切除术的115例患者进行回顾性队列分析。研究组(n=39)在ICG荧光成像引导下完成手术，其余患者行常规手术。研究组中37例成功染色，2例未出现荧光，1例为黏液纤维肉瘤患者，另1例为接受术前新辅助化疗的胫骨骨肉瘤患者。ICG组阳性切缘率显著低于常规组(5.1%vs.25.0%，P=0.01)。此研究在更大的样本数中使ICG的临床安全性更让人信服并揭示了ICG荧光显像技术可显著降低阳性边缘率。染色成功的病例中，3例于麻醉诱导时给药，与术前16～24h给药的病例相比，其荧光成像效果欠佳。此研究第一次以客观证据证明了术前16～24h给药相较于麻醉诱导时给药荧光效果更佳，但机制尚未阐明，Chen等的研究启发下一步可构建相关动物模型通过活体荧光成像系统动态追踪ICG在肿瘤及正常组织的分布、清除速率及峰值时间，以计算TBR随时间的变化曲线，并通过动态增强MRI定量评估术前16～24h和麻醉诱导时给药的肿瘤血管通透性，以检测ICG蓄积量与血管通透性的相关性。

除此之外，目前骨与软组织肿瘤中ICG药代动力学参数的临床数据仍较匮乏，后续需开展大样本前瞻性研究，并结合高效液相色谱测定肿瘤组织匀浆中ICG浓度，完善定量药代动力学参数，为机制的阐明提供理论依据。在Nicoli等完成该技术的有效性及安全性论证后，ICG荧光显像技术在骨与软组织肿瘤中的应用不断深入，其他团队的研究也在积极跟进，王涵等对38例行骨与软组织肿瘤手术的患者展开了回顾性研究，这些患者均术前静脉注射ICG，4例并未在术中显示荧光，包括1例坏死90%以上的骨肉瘤、1例骨巨细胞瘤患者(术前应用地舒单抗3针)、1例动脉瘤样骨囊肿及1例非典型软骨瘤。以上研究发现染色失败多与肿瘤坏死率90%以上有关(尤其是骨肉瘤)，多数骨肉瘤血供丰富，化疗前依赖EPR效应使得ICG特定蓄积，并且骨肉瘤对于化疗高度敏感，化疗后会造成肿瘤血管内皮细胞凋亡，血流灌注中断，同时坏死区域缺乏存活肿瘤细胞，SRs介导的ICG特定蓄积和网格蛋白介导的内吞作用皆较前减弱，多重机制可能导致显像失败。相比之下，软组织肉瘤的坏死多为中心性缺血性坏死，边缘常残留相对完整血管网及肿瘤细胞，残留区域仍可通过ERP效应、SRs介导的ICG特定蓄积和网格蛋白介导的内吞作用使得ICG蓄积，可能因此其荧光显像失败率低于相同坏死程度的骨肉瘤。确切机制仍有待深入探究。下一步可通过改变显影剂的剂量、给药方式及联合增强血管通透性的药物以改善显影效果。此研究发现分块切除术中检测残留肿瘤的准确率显著高于整块切除术(71%vs.16%)，提示在解剖复杂区域的手术中分块切除联合ICG引导能更彻底的切除肿瘤并降低复发风险，此外，此研究样本量较小且集中于骨肉瘤，需纳入更多其它类型肿瘤以验证技术适用性。

在这样的现状下，其他团队尝试从更广泛的肿瘤类型入手，其中Huang等的研究就是此背景下的重要探索，该研究对70例采用近红外导航行骨与软组织肿瘤切除的患者临床资料予以统计。涵盖骨肿瘤27例与软组织肿瘤43例。术前静脉注射ICG，60例术中显示荧光。以上研究首次对ICG在交界性和良性肿瘤中的荧光特征进行了研究，发现了原发性恶性肿瘤的TBR显著高于交界性和良性肿瘤，提示该技术在恶性肿瘤中更具应用价值。而且还发现软骨源性肿瘤TBR较其它类型肿瘤更低，软骨源性肿瘤血管密度低于其它类型肿瘤，且其血管内皮细胞排列紧密，紧密连接完整，导致血管内皮间隙无法扩大，可能使得EPR效应较弱，确切机制仍有待深入探究。此外，此研究中巨细胞瘤均显示荧光，可能与巨噬细胞吞噬作用有关，下一步可建立肿瘤细胞-ICG相互作用模型，运用流式细胞术等技术量化不同肿瘤细胞对ICG的摄取效率并开发荧光寿命成像显微镜技术，解析不同肿瘤微环境中ICG的荧光淬灭动力学特征，为进一步理解ICG在不同肿瘤类型中的作用机制提供新的视角。以上研究中Nicoli等的研究样本量仅11例，难以排除偶然因素影响，Brookes等的研究样本量虽较大，但实验组仅39例，仍属于小样本，仅Huang等的研究采用独立第三方盲法判读荧光图像，其余研究均存在不同程度的主观偏倚，需谨慎解读其结论。而且回顾性分析多依靠历史病历数据，存在信息偏倚，同时缺乏随机化分组，导致阳性率降低并非完全归因于ICG技术本身。

未来需开展多中心前瞻性队列研究(建议样本量≥200例)，采用随机化分组并严格记录基线数据，以控制偏倚风险。除此之外，以上研究随访时间为6～18个月，仅反应短期结果，未来研究需将随访时间延长至少3年，并采用KaplanMeier法分析无病生存率，以更客观评估其临床价值。在ICG荧光显像技术辅助的骨与软组织肿瘤切除手术中，人工智能的应用具备扎实的研究基础与临床潜力，其主要原因在于目前该技术在术中使用时的局限性：首先，肿瘤组织对于ICG的摄取不同，使得荧光强度不均匀，并且正常组织会对ICG非特异性摄取(炎性区域TBR值可达1.8)，导致肿瘤外科边界难以准确判断，其次术者仅凭肉眼观察及经验判断术中荧光成像生成的图像，常导致误切或残留。而在肝癌领域，已有研究证实深度学习模型可有效解决类似问题：张瑞等采用U-Net架构处理ICG荧光图像，通过注意力机制聚焦肿瘤边缘弱信号，使肝癌边界识别准确率得到较高提升。针对骨与软组织肿瘤的特点，可构建融合ICG荧光与术前MRI的多模态深度学习模型，其编码器-解码器结构可高效融合多模态数据，并且可通过跨模态注意力机制对齐空间特征，然后将此模型与相关设备进行整合，使得术中在屏幕等可视化装置上荧光成像的同时自动标注肿瘤外科边界和识别残留灶，减少人为误差，在训练模型时使用的数据应包含少量有标注数据和大量无标注数据，这样更贴近真实临床场景，并且应结合术后病理结果反馈至模型，通过主动学习优化其算法。

总结与展望

精准切除对于骨与软组织肿瘤治疗具有重要意义，以ICG为媒介的近红外成像助力精准切除的实现逐渐得到骨与软组织肿瘤外科医师的认可，其能够通过近红外光激发ICG产生荧光信号，不仅可以相对清晰地显示肿瘤的位置、边界等情况，还可实时监测肿瘤切除情况，辅助医师更精准地规划手术切除范围、判断肿瘤是否切除干净，为改善患者预后起到积极作用。但是目前对于显示出荧光的组织是否可以判定为肿瘤组织，亦或是背景对比度需达到何种程度才能认定为肿瘤组织，尚无相应标准，并且无大样本研究能够证实何种给药时间、给药方式以及给药剂量为最佳选择。现有研究皆为小样本、回顾性设计，这可能导致选择偏倚和混杂因素的影响，未来须进行大样本、多中心、前瞻性随机对照试验，以更严格的验证ICG引导手术对降低切缘阳性率的有效性，明确其在骨与软组织肿瘤治疗中的地位，为临床实践提供更高级别的证据支持。荧光引导技术仍在发展，ICG存在非特异性荧光问题，未来可通过将荧光团与癌细胞过表达的细胞表面标志物特异性单克隆抗体结合或利用人工智能提高特异性。随着成像设备不断升级改进，其分辨率和灵敏度有望进一步提高，能捕捉到更细微的肿瘤相关特征信息。未来有望通过优化ICG的给药方式、剂量等，使其在体内分布更合理，成像效果更稳定且更持久，提升成像的质量与准确性。而且，结合人工智能等前沿技术，对成像所获得的数据进行深度分析，有望实现更加个性化、精准化地诊断骨与软组织肿瘤，为临床诊疗带来更大的助力，让更多患者受益于这项技术的发展。

来源：中国骨与关节杂志2026年2月第15卷第2期

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