В настоящее время в медицине существует и широко используется масса методов визуализации: УЗИ, рентгенография и рентгеноскопия, МСКТ, МРТ, ПЭТ-КТ. Нет нужды говорить, что каждый метод обладает своими достоинствами, недостатками и ограничениями. Так, выполнение томографии требует довольно много времени, а сами по себе томографы остаются громоздкими, результаты томографии статичны. Из перечисленных методов только ПЭТ-КТ не используется для интраоперационной визуализации. Применение других высокоинформативных методов в условиях операционной возможно, но связано с большими сложностями. Так, проведение КТ требует защиты медицинского персонала от облучения, а для работы с мощным магнитно-резонансным томографом в операционной не должно быть ферромагнетиков.

Из перечисленных методов только УЗИ и рентгеноскопия могут проводиться в реальном времени и быть использованы в условиях операционной. Они уверенно занимают свою нишу, например, в эндоурологии. Однако зачастую интраоперационно возникает необходимость дифференцировки мягкотканных структур. Это может понадобиться, например, при поиске границ интрапаренхиматозной части опухоли почки, оценке проходимости сосудов и кровотока в них при органосохраняющих операциях, идентификации лимфоузлов в клетчатке и оценке их состояния. В таких случаях единственным доступным методом является УЗИ. В последнее время активно изучаются возможности и перспективы нового метода – флуоресценции в ближнем инфракрасном диапазоне. В отечественной литературе данные по использованию этого метода в урологии не представлены.

История и физические основы метода

Флуоресценция – нетепловое свечение веществ в видимом диапазоне во время их облучения (чаще в ультрафиолетовом диапазоне), известна с 1852 г.

Этот феномен может возникать в соединениях, электроны в молекулах которых могут находиться только на дискретных энергетических уровнях. При поглощении энергии облучения электроны переходят в возбужденное состояние. Затем при спонтанном возвращении в основное состояние излишек энергии испускается в качестве видимого света. После прекращения воздействия излучателя флуоресценция затухает практически мгновенно (в отличие от фосфоресценции). В медицине это явление долгое время использовалось в первую очередь в лабораторной диагностике.

Среди препаратов, используемых для интраоперационной флуоресцентной диагностики, стоит отметить аминолевулиновую кислоту, выпускаемую под торговым названием «Аласенс». Это вещество является предшественником протопорфирина IX, который избирательно накапливается опухолевыми клетками. Данный препарат можно использовать местно, ингаляционно, инстилляционно и внутрь; он нашел применение в фотодинамической диагностике и терапии опухолей кожи, бронхов, мочевого пузыря, желудка и двенадцатиперстной кишки. Применительно к опухолям мочевого пузыря при использовании метода на 25–30% увеличивалась выявляемость рака in situ и снижалась частота рецидива в среднем на 20% [1]. Аласенс нельзя вводить внутривенно и в ткани, что существенно ограничивает его использование, особенно для диагностики в открытой и лапароскопической хирургии.

Для этих целей перспективным оказалось применение индоцианина зеленого. Единичные экспериментальные работы по этой теме относятся к 60-м годам XX века. А приблизительно с 2005 г. после накопления доказательной базы технология вошла в повседневный арсенал передовых центров хирургии, в первую очередь кардиохирургии и пластической хирургии.

В настоящее время комплекс оборудования для интраоперационной визуализации с индоцианином производится канадской фирмой «NovAdaq». Это система SPY Elite (рис. 1) для применения в открытой хирургии и Pinpoint (рис. 2) для лапароскопических и эндоскопических вмешательств. Оба комплекта оснащены лазером для обеспечения флуоресценции видеокамерой и монитором высокого разрешения. Они позволяют быстро сохранять и воспроизводить фотографии и видеоизображения, а также в любой момент выбирать один из трех режимов визуализации: цветное изображение в белом свете, черно-белое изображение (удобно для флуоресцентной ангиографии), цветное изображение с ярко-зелеными флуоресцирующими тканями (удобно для дифференцировки мягких тканей). Система Pinpoint дополнительно включает источник освещения и может быть использована как традиционная стойка для лапароскопических операций.

В настоящее время только два вещества разрешены FDA для использования в качестве флуорофоров (соединений, способных к флуоресценции) для внутривенного использования: метиленовый синий и индоцианин зеленый [2]. Последний изначально применялся компанией «Eastman Kodak» в инфракрасной фотографии. Один из руководителей компании в благодарность за лечение в клинике Мейо отправил его и другие красители врачу Ирвину Фоксу, искавшему подходящий краситель для применения в медицине. В честь него индоцианин некоторое время называли Fox Green. После определенной химической модификации было показано, что этот флуорофор безопасен при введении внутривенно, а также в ткани и лимфатические пути [3].

Помимо этого индоцианин зеленый обладает и другими чрезвычайно интересными и полезными свойствами. Он не включается в метаболизм и выводится в неизмененном виде печенью. Таким образом, препарат можно применять при почечной недостаточности. Данный краситель обладает амфифильностью (одновременно гидрофильными и гидрофобными свойствами). С одной стороны, это делает его растворимым в физиологическом растворе для инъекций, с другой – он практически полностью связывается с белками плазмы, что обеспечивает его локализацию в сосудистом русле. Благодаря этому данный флуорофор не проникает в межклеточное пространство при внутрисосудистом введении, что обеспечивает четкую визуализацию сосудов. Чем активнее кровоснабжается осматриваемая зона, тем интенсивнее будет флуоресценция. Короткий период полувыведения (3–5 мин) делает возможным неоднократное проведение исследования в ходе одной операции. Индоцианин зеленый флуоресцирует при облучении в ближнем инфракрасном диапазоне. Применяемый для создания такого облучения диодный лазер достаточно компактный, а низкая мощность излучения позволяет обходиться без защитных очков [4].

Флуоресценция индоцианина зеленого информативна не только для оценки кровотока. Сама по себе молекула не проникает сквозь стенку капилляров, но посредством активного транспорта некоторые клетки могут захватывать этот краситель либо связывать его с определенными рецепторами мембраны. Часто клетки опухоли отличаются от нормальных экспрессией таких рецепторов и белков активного переноса. В таком случае интенсивность их флуоресценции также будет отличаться, что обеспечивает хирургов полезной информацией для интраоперационной дифференцировки патологической и нормальной ткани.

Применение метода в медицине

К концу 2015 г. в мире опубликовано около 6000 статей и работ по диагностике с использованием индоцианина зеленого, причем число публикаций растет из года в год. Однако при запросе «indocyanine urology» на Pubmed выводится только 56 статей. В настоящее время в России нет статей по применению метода в урологии. Результатом поиска на elibrary по запросу «индоцианин» стали 15 статей, посвященных флуоресцентной визуализации с целью оценки функции печени, состояния глазного дна и выявления метастазов при раке легкого и шейки матки.

В сердечно-сосудистой хирургии метод применяется в первую очередь для флуоресцентной ангиографии, которая может стать альтернативой традиционной рентгеновской ангиографии и ультразвуковой допплерографии. Установлено, что информативность этих методов сопоставима [5]. Однако метод флуоресценции не требует такого дорогостоящего громоздкого оборудования, как рентгеновская ангиография, и специальной квалификации врача, как ультразвуковое исследование. Необходимость в этом исследовании возникает при шунтирующих операциях на коронарных артериях, облитерирующем атеросклерозе других артерий, пороках развития. Флуоресцентная ангиография является единственным методом, который позволяет интраоперационно количественно оценивать перфузию тканей. На примере пациентов с тяжелой травмой руки показано, что традиционные методы определения адекватности перфузии (парциальное давление кислорода в крови, капилляроскопия, лазерная допплерометрия, термография) либо не могут быть использованы интраоперационно, либо их чувствительность низкая. Сравнение интенсивности флуоресценции и распределения красителя между здоровой и поврежденной тканью в таких условиях продемонстрировало высокую прогностическую ценность и в ряде случаев позволило своевременно скорректировать ход операции [6].

В общей хирургии метод нашел применение для оценки жизнеспособности петель кишечника при операциях в связи с кишечной непроходимостью, а также адекватности кровоснабжения межкишечного анастомоза при резекции различных участков кишечника. Авторы некоторых исследований, так же как и в предыдущем случае, установили количественные значения флуоресценции при адекватной перфузии. С. Foppa и соавт. [7] сообщили, что в некоторых случаях стенка петли кишечника имела нормальный внешний вид, но ее перфузия была ниже критического уровня, что заставило увеличить объем резекции и предотвратить возможные осложнения в послеоперационном периоде.

В других случаях, наоборот, стенка петли кишечника имела нежизнеспособный внешний вид, однако ее перфузии оказывалось достаточно, что позволило избежать ненужного расширения объема резекции без риска.

Метод все шире применяется при трансплантации печени, поджелудочной железы, почек и других органов для ранней оценки кровоснабжения. Особенно он полезен при пересадке печени, так как дает информацию не только о перфузии (ангиография), но и о функционировании печени (скорость выделения контраста с желчью). Установлено, что последний показатель у тяжелых пациентов напрямую коррелирует со смертностью [8].

Флуоресцентная диагностика в урологии

Ввиду совершенствования методов обследования опухоль почки в настоящее время чаще диагностируют на ранней стадии и все чаще применяются органосохраняющие хирургические вмешательства. При этом важно избежать длительной ишемии почечной паренхимы. Традиционно основные методы, используемые для этого, – селективное пережатие почечных сосудов и резекция в условиях открытого кровотока («нулевая ишемия»). M. Borofsky и соавт. [9] применили флуоресцентную ангиографию в ходе роботической резекции почки для выявления сегментарных артерий, кровоснабжающих зону резекции, и их селективного пережатия. Только у 21% пациентов возникла необходимость в дополнительном пережатии общей почечной артерии.

В отдаленном периоде у больных, которым удалось выполнить резекцию без пережатия общей почечной артерии, показатели скорости клубочковой фильтрации были достоверно лучше. Встроенная в робот da Vinci система флуоресцентной визуализации позволила хирургу мгновенно переключать режимы изображения: стандартный цветной (в белом свете) или флуоресцентный, при котором сосуды и опухоль становились ярко-зелеными, а окружающие структуры – черно-белыми.

Основные трудности, с которыми сталкивается хирург при выполнении резекции почки, – это дифференцировка опухолевой ткани от здоровой паренхимы почки с целью радикальности оперативного пособия, а также оценки жизнеспособности оставшейся паренхимы почки, непосредственно прилежащей к зоне резекции. Особенно остро этот вопрос встает в случае, когда интрапаренхиматозная часть опухоли достаточно крупная и превышает по размеру видимую. Тогда определить границы резекции возможно при помощи УЗИ и флуоресцентной диагностики.

При выполнении оперативного вмешательства по поводу опухоли почки флуоресценция дает ценную информацию не только о перфузии паренхимы почки, которую хирург стремится сохранить. Дело в том, что часть индоцианина зеленого транспортируется в клетки почки при помощи билитранслоказы – фермента, участвующего в переносе билирубина. Обычно экспрессия этого белка на опухолевых клетках снижена. Подавляющее большинство злокачественных опухолей почки в наблюдениях S. Tobis и соавт. [10] оказались гипофлуоресцентными по отношению к паренхиме органа, что давало уверенность в отрицательном хирургическом крае. Доброкачественные опухоли и кисты были изофлуоресцентными. Единственная ангиомиолипома в исследовании по открытой резекции почки была гиперфлуоресцентной, по-видимому, вследствие развитой сосудистой сети. Контрастирование сосудов в отдельных случаях позволило отказаться от пережатия общей почечной артерии в пользу выделения и селективного пережатия сегментарной [10]. В последующем те же авторы с успехом провели аналогичное исследование на примере лапароскопической и роботической резекции почки [11].

T. Manny и соавт. [12], напротив, полагают, что данные флуоресцентной диагностики не позволяют достоверно судить о злокачественности опухоли. Проанализировав 100 резекций почек, они пришли к выводу, что интенсивность флуоресценции в гораздо большей степени определяется макроскопическим строением, а не гистологической структурой опухоли: кистозные структуры обычно были афлуоресцентными, а солидные – гипофлуоресцентными [12].

N. Harkeи и соавт. [13] также отметили удобство использования флуоресцентной диагностики для идентификации и селективного пережатия ветвей, кровоснабжающих опухоль. Отдаленные функциональные результаты еще не получены, но в ближайшем послеоперационном периоде функция почек была лучше в группе селективного перекрытия кровотока.

Применительно к раку предстательной железы в эксперименте разработана методика внутривенного введения индоцианина, конъюгированного с антителами к простатспецифическому мембранному антигену [14]. Данный антиген активно экспрессируется на клетках аденокарциномы простаты. Полученный конъюгированный индоцианин при внутривенном введении практически не флуоресцировал, но после поглощения клетками опухоли связь флуорофора с антителом разрушалась и флуоресценция восстанавливалась. Авторы сообщают, что этот метод информативен для интраоперационного выявления положительного хирургического края. При этом флуоресценция сохраняется несколько дней.

Широкое распространение получило интраоперационное введение в ткань простаты немодифицированного индоцианина зеленого. Были предложены методики цистоскопических и трансректальных инъекций, но наиболее рациональной и удобной оказалась инъекция непосредственно из хирургического доступа. Ткань простаты была четко маркирована у всех пациентов в исследовании. В течение 30 мин после этого была отмечена флуоресценция по ходу путей лимфооттока, а также сторожевых лимфоузлов. Выяснилось, что метод обладает очень высокой чувствительностью, но низкой специфичностью в отношении выявления метастазов в лимфоузлах [15].

S. Hruby и соавт. [16] использовали введение индоцианина для маркировки путей лимфооттока из предстательной железы у пациентов с раком простаты среднего и высокого онкологического риска. Первым этапом удаляли клетчатку с флуоресцирующими лимфоузлами, а затем дополнительно выполняли расширенную тазовую лимфаденэктомию.

В результате 75% лимфоузлов были удалены на первом этапе. Гистологическое исследование показало, что флуоресцентная визуализация позволила избежать удаления лимфоузлов, в которые не происходит лимфоотток от простаты, а значит, уменьшить объем операции не в ущерб радикальности [16].

Аналогичный метод лимфографии и идентификации сторожевых лимфоузлов предложен T. Manny и соавт. [17] для рака мочевого пузыря: инъекции флуорофора выполняли цистоскопически перед началом основного этапа операции. В среднем через 30 мин после этого от 90% пациентов было получено изображение лимфоузлов. Кроме того, авторы применяли внутривенное введение индоцианина зеленого на этапе формирования илеокондуита для выбора места пересечения кишки и достижения максимально адекватного кровоснабжения резервуара [17].

В работе [18] проведена оценка диагностической ценности флуоресцентной диагностики для идентификации сторожевого лимфоузла при плоскоклеточном раке полового члена посредством сравнения с данными ПЭТ-КТ, выполненной перед операцией. Использование индоцианина зеленого позволило идентифицировать 96,8% лимфоузлов, выявленных на дооперационном этапе. Кроме того, авторы пробовали применять метиленовый синий, однако он быстро вымывался, а флуоресценция затухала при прохождении света через ткани. В результате только 55,7% лимфоузлов были выявлены таким образом.

Предложена методика введения красителя по нефростомическому дренажу или мочеточниковому катетеру при операции по поводу стриктуры мочеточника. Показано, что использование данного метода в ходе роботических вмешательств способствовало более быстрому и безопасному выделению мочеточника, идентификации участка стеноза, а также созданию анастомоза без натяжения. Побочных эффектов в связи с введением препарата не наблюдалось [19].

Заключение

Метод флуоресцентной диагностики с индоцианином зеленым изучается на протяжении полувека. За это время убедительно доказана безопасность и целесообразность его применения при многих хирургических вмешательствах, в том числе онкологических. Перспективно его использование в оперативной урологии при образованиях почки, раке простаты и мочевого пузыря, стриктуре мочеточника, однако работ по этой теме немного. К наиболее значимым достоинствам метода следует отнести простоту применения, возможность количественной объективной оценки, информативность в отношении перфузии тканей и дифференцировки злокачественных новообразований от окружающей ткани. Тем не менее в основу большинства опубликованных исследований положены результаты обследования небольшого числа пациентов и работы одного хирурга. Для получения убедительной доказательной базы необходимы многоцентровые рандомизированные исследования, а также мета-анализы данных литературы.