成绩单
在美国FDA批准5-氨基乙酰丙酸(5-ALA)(商品名Gleolan)后，荧光引导手术治疗高级别胶质瘤已成为一种新的护理标准。1患者在切除前几小时摄入前体分子5-ALA可使其通过开放的血脑屏障，优先进入肿瘤细胞，在肿瘤细胞中代谢成荧光药物原卟啉IX (PpIX)。研究表明，与没有荧光的显微手术相比，不仅安全，而且无进展生存期增加。2，3.尽管神经外科显微镜已经在其系统中加入了过滤器，以允许这种荧光引导的方法，改进的可视化技术仍然是胶质瘤外科医生最感兴趣的。4一种解决方案是开发一种可穿戴的荧光引导头灯，用于激发荧光团，并与内置在手术放大镜中的吸收过滤器相结合，以去除无关或分散的波长。
在这段视频中，我们介绍了一位患有胶质母细胞瘤的患者，他接受了荧光引导手术，在显微镜和新的商用大灯之间交替获得了相似的手术野图像，便于比较两种设备之间的可视化质量。我们还回顾了一些荧光引导手术的原理，这些原理可以解释我们在显微镜和头灯之间观察到的差异。
1:42荧光制导原理简要回顾。
回顾一下，这两种照明设备都能产生波长约为405纳米的均匀光束。450纳米的光对应于PpIX的峰值吸收光谱，允许其激发和发射约630纳米的低能光子。没有照射到PpIX的400纳米光从组织中反射出来。这就产生了两束光谱光:来自非肿瘤的反射蓝光和来自肿瘤的新形成的荧光红光，通过显微镜或放大镜的光学滤光片返回，这些滤光片减弱了紫蓝光的强度，但允许红光通过。
由于405纳米光和630纳米光都在人眼的动态范围灵敏度范围内，我们可以将图像感知为蓝色和红色的阴影，从而能够在视觉上区分肿瘤组织和非肿瘤组织。虽然在大多数高级胶质瘤系列中，5-ALA荧光的阳性预测值接近100%，但在使用显微镜滤镜的手术中，其阴性预测值(NPV)在最近的综述中从22%到69%不等。5这一发现部分原因是高级别胶质瘤的广泛浸润性，部分原因是低密度肿瘤浸润的外周区域血脑屏障缺乏破坏。
3:01病人介绍。
在这个案例中，一位85岁的说俄语的左撇子男子出现了越来越严重的找字困难。检查发现有语言障碍和计算障碍。脑部MRI显示左侧颞叶有一个不均匀强化的肿块，邻近有一个卫星结节，可能是胶质母细胞瘤。神经心理学测试证实了清醒语言映射的候选性。
3:25执行计划。
术前3小时给予5-ALA口服液20mg /kg[格列兰，NXDC]。他被带到手术室。在有意识镇静的局部麻醉下，使用头夹固定在登记导航的床上。在肿瘤上进行了宽开颅手术。患者被唤醒，并用英语和俄语进行语言测绘，以概述安全的皮质切开术。在预期的切口上没有发现必要的语言区。
3:56可穿戴荧光引导系统。
在显微镜和头灯交替进行荧光引导切除。大灯图像使用高清LED大灯(TriBeam hdit大灯固件版本1.0,Powerpack固件版本2.0,Designs for Vision)，发射405纳米和450纳米波长的光，并结合带有滤光片的放大镜，可阻挡430纳米以下的光[REVEAL, Designs for Vision]。放大镜在每个望远镜中包含两个滤光片，在放大透镜和眼镜透镜光学中提供发射滤波的载体透镜中包含一个滤光片。前照灯系统具有无线蓝牙脚踏板配对功能，可在自然光和过滤光之间交替使用。头灯图像使用iPhone 12 Pro相机(苹果公司)与智能手机滤镜适配器(视觉设计)进行记录。显微镜图像使用内置系统[蔡司KINEVO]获取。
4:47显微镜与头灯的比较。
在荧光显示期间，剧院的灯光被调暗。显微镜图像直接通过显微镜记录。常规显微镜(蔡司KINEVO)被激活到BLUE400荧光模式进行PpIX显示。正如视频中所展示的，前照灯提供的PpIX荧光比显微镜提供的要亮得多。事实上，无论是在切除腔内还是在标本表上的离体，前照灯显示在肿瘤和正常大脑之间提供了更鲜明的对比。当腔内含有血液时，头灯的表现尤其好，因为血红蛋白吸收了荧光发射光谱中的大部分光，从而混淆了荧光检测。
影响PpIX荧光强度的因素有三组。6首先是与激发光有关的，如1)光功率，2)到组织的距离，3)激发光谱，4)光束形状。其次，与组织中荧光团相关的因素，包括1)在最大PpIX积累的最佳窗口内进行手术的时机，2)血液制品遮蔽激发光，以及3)由于光漂白导致荧光随时间的降解。第三类是与检测设备相关的因素，如1)组织到检测器的距离，2)检测器的灵敏度，3)曝光时间，4)被检测的光谱宽度，以及5)硬件将发射的光分割成不同的路径。
这款前照灯采用强大的激励源，可在最佳光谱范围内实现稳健的PpIX激励。“光功率密度”取决于光源和目标之间的工作距离，如图所示。假设前照灯照明光束的形状类似于蔡司显微镜，图上呈现的曲线可以近似于前照灯。这张图是基于蔡司显微镜之前报告的数据，4相当于一个距离目标43厘米(17英寸)的前照灯[数据由Designs for Vision提供]，其光功率密度与BLUE400模式下的显微镜在25厘米(10英寸)的距离(~ 6.5 mW/cm)相同2)．通过连接到外科医生的前额，激发源随着外科医生的注视移动得比显微镜更快，而显微镜必须单独移动。此外，与显微镜使用的手动开关不同，头灯使用无线踏板，允许在白光和两种不同设置的蓝光之间快速切换，以优化周围大脑的可视化，这样外科医生就可以在蓝光下工作。使用纯405纳米激发，操作人员在接近正常颜色的背景上主要看到红色的PpIX荧光。第二种模式，将405-nm和450-nm激发光混合在一起，包括红色荧光灯，但也包括周围没有PpIX的组织，由于反射450-nm光而呈现蓝色，从而增强了组织类型之间的对比度。
在这里，我们展示了在显微镜的不同距离测量的激发蓝光的功率的图表4(图1)激发功率越大，荧光越亮。因此，在距离组织17英寸处使用的前照灯(标记为星形)比放置在相同距离处的手术显微镜具有更大的蓝光功率，并且与显微镜在距离组织通常距离处使用时的激发功率相当。此外，TriBeam HDiTM大灯使用长通滤光片，透光效率为91%，不需要复杂的显微镜光学系统，包括分束器，这将不可避免地降低最终光传输到外科医生眼睛或显微镜相机的效率。7连接在头灯上的手术放大镜具有×2.5或×3.5的放大倍率，而蔡司显微镜的放大倍率可达×10 -×12，达到30厘米。
41的局限性。
这项比较研究的一个局限性是来自不同系统的数字记录可能会歪曲外科医生的眼睛通过显微镜接收到的信息。进入显微镜的光在进入相机的途中分裂，相对于外科医生的实际视野，亮度降低。我们通过将静止图像的亮度提高60%来更好地近似于外科医生的眼睛视图。不幸的是，由于显微镜图像在红光下曝光不足，数据不在动态范围内，本研究无法进行肿瘤/脑比(TBR)比较。本研究中REVEAL图像的TBR为4。
对头灯辅助荧光引导手术的进一步研究，将确定该技术是否能提高5-ALA的阴性预测值，并确保不存在过多的假阳性。这样的研究需要对组织学标本进行分析。
9:34手术结果。
患者在一个宽松的环境中恢复48小时，根据机构协议。术后MRI证实全身切除，包括卫星结节。患者在术后第2天出现神志不清后进行监测，但这种情况消失了，脑电图显示没有癫痫发作。术后5天出院回家，随访无并发症，转诊至神经肿瘤科开始辅助治疗。
披露的信息
他曾担任RPW Technology, Integra, Elliquence和NX Development的顾问;持有RPW Technology、MIVI Neuroscience、Serenity Medical Inc.、Neurotechnology Investors LLC和EndoStream Medical的股票，所有这些都在提交的工作之外。
作者的贡献
主外科医生:Schwartz。外科助理:拉莫斯。编辑和起草视频和摘要:Schwartz, Henderson, Belykh。对作品的批判性修正:Schwartz, Henderson, Belykh。审查提交的作品版本:所有作者。代表所有作者:施瓦茨批准了作品的最终版本。监督:施瓦茨。
