论文标题：Initial Experience of NIR-II Fluorescence Imaging-Guided Surgery in Foot and Ankle Surgery

期刊：Engineering

DOI：https://doi.org/10.1016/j.eng.2024.04.011

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在足踝外科手术中，如何精准判断糖尿病足坏死范围、实时监测跟骨骨折术后血供、动态评估皮瓣移植灌注状态，一直是困扰临床医生的关键难题。由浙江大学刘超、林辉、钱骏领衔的跨学科团队，成功将近红外二区荧光成像技术应用于足踝外科手术导航，相关研究成果以“Initial Experience of NIR-II Fluorescence Imaging-Guided Surgery in Foot and Ankle Surgery”（近红外二区荧光导航手术在足踝外科中的应用初探）为题发表在Engineering，为骨科精准诊疗开辟了全新路径，樊潇霄、杨杰、倪沪桅为论文共同第一作者。

图1 （a）模拟ICG分子结合白蛋白的结构形态；（b）处于最低能量状态时，白蛋白与ICG分子之间的结合区域及涉及的作用力，不同颜色的虚线反映了不同的相互作用类型（绿色为常规氢键，淡绿色为碳氢键，粉色为π-烷基相互作用，橙色为π-阳离子与π-阴离子相互作用，红色为不利碰撞或阳离子-阳离子不利互相作用，数字表示白蛋白中氨基酸的位置）；（c）ICG在水、5%人血清白蛋白（HSA）以及人血清中的发射光谱；（d）兔腹壁血管NIR-I和NIR-II荧光图像（900 nm长通窗口和1100 nm长通窗口），以及对感兴趣区域（用红框标记）FFT处理后的频谱图；（e）从（d）中的三张频谱图像获得的空间频率分布。a.u.：任意单位。

图2 NIR-I和NIR-II荧光成像系统及其性能比较。（a）PDE®近红外荧光成像仪实物图；（b）我们实验室自建的NIR-II手术导航系统实物图；（c）手术过程中获取NIR-II荧光图像的示意图；（d）患者足背和胫骨前肌区域血管的NIR-I和NIR-II荧光图像（1100 nm长通窗口），以及经过FFT处理后，对应代表性区域（用红框标记）的频谱图。红色数字表示每张频谱图中高频信息的占比。

近红外二区（NIR-II; 900~1880 nm）窗口的光学成像，是目前生物医学成像领域的热门研究课题。该研究旨在探索 NIR-II荧光成像在足踝外科手术中的应用价值。研究团队开发了一套实验室自建的NIR-II荧光手术导航系统，并将其用于足踝外科手术导航。相比于近红外一区（NIR-I）荧光图像，该系统获得的NIR-II荧光图像，拥有更高空间频率的信息以及更高的信号背景比（SBR）。研究结果表明，NIR-II成像可为外科医生提供对比度更高、探测深度更大的图像。本研究纳入了三种临床应用场景（糖尿病足、跟骨骨折以及下肢创伤）。利用NIR-II荧光成像技术，研究人员在糖尿病足出现形态学改变前就观察到了缺血区域，精准定位了手术切口中缺血区域的边界，并全面评估了皮瓣的血供情况。NIR-II荧光成像能够帮助外科医生精确判断手术切缘，提早发现缺血性病变，并动态追踪灌注过程。研究团队认为，便携且可靠的NIR-II荧光成像设备以及更多功能性荧光探针，可在精准手术中发挥关键作用。

论文信息：

Xiaoxiao Fan, Jie Yang, Huwei Ni, Qiming Xia, Xiaolong Liu, Tianxiang Wu, Lin Li, Paras N. Prasad, Chao Liu, Hui Lin, Jun Qian. Initial Experience of NIR-II Fluorescence Imaging-Guided Surgery in Foot and Ankle Surgery. Engineering, 2024, 40(9): 20-29. DOI: 10.1016/j.eng.2024.04.011