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香港大学首次临床应用新一代红外线荧光成像技术 助减食道手术风险

2026-01-07 36

香港大学(港大)化学系、机械工程系及生物医学学院的格物立群基金教授兼生命科学与能源材料创新研究所所长戴宏杰讲座教授,以及李嘉诚医学院(港大医学院)临床医学学院外科学系系主任、钟江海基金教授(肠胃外科)罗英杰讲座教授领导的跨学科团队,近日首次将近红外线二区(NIR-II,1000-3000纳米)荧光成像技术临床应用于食道切除术,以协助手术过程中的决策。目前本港约有30名病人在新的荧光成像技术辅助下完成食道切除术,成效理想。


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[左图:近红外二区成像仪 (AlbertSurgical™)。中图:不同成像波长下胃管的成像效果。右图:利用手术中近红外影像分析,判断食道的血流是否充足。图片改自《美国国家科学院院刊》相关论文。]


食道切除术是一项相当复杂的外科手术,须切除受病变或癌症影响的食道部分。其中最令人关注的并发症之一是「吻合口漏」,即食道与胃管(gastric conduit, GC)缝合处发生的胃肠道缺损,其并发症的发生率约为 10–30%,会导致术后并发症风险大幅提高,甚至可能导致死亡。港大团队的最新技术结合高分辨率的红外线二区影像和快速计算机视讯分析,能够客观地划分血供良好区和血供不良区,避免受操作者主观判断影响,从而更精准地指导切除和重建手术,并降低吻合口漏的风险。


1、近红外线一区(NIR-I)荧光成像在食道切除术中评估胃管血供的局限性


在食道切除术中,如何准确、客观地评估组织灌注情况,并选择最佳吻合位置,对于外科医生而言至关重要。这不仅关乎胃管的存活率,更能降低吻合口渗漏的风险。目前临床上普遍使用吲哚菁绿 (indocyanine green, ICG) 等传统染料,配合市售仪器进行近红外线一区 (NIR-I,700-900 纳米)荧光成像,作为临床诊断和术中导航的工具。然而,这些方法仍存在很大的局限性,包括穿透度浅、背景讯号偏高,以及因光散射与组织自体荧光导致影像分辨率下降。


在此情况下,医生在解读模糊影像时往往需要依赖其经验与主观判断来评估灌注情况,难以精准界定胃管血供良好与不良区域的边界,而这一步对术中决策和术后结果均极为关键。


2、临床实现术中近红外线二区荧光导引食道切除术


这是戴宏杰教授和罗英杰教授研究团队首次将近红外线二区荧光成像技术(1000–3000 纳米)临床应用于胃管血流灌注可视化诊断。与传统的近红外线一区相比,近红外线二区成像实现了更佳的对比度和分辨率。早在2009年,戴宏杰教授研究团队已率先在小鼠模型身上实现了近红外线二区成像;该技术采用波长大于1,000 纳米的荧光讯号,能有效降低光散射和组织自体荧光干扰。此研究首次将近红外线二区影像技术应用于人体上消化道外科手术。本研究亮点包括:


1.成功建立了一套适用于手术室环境的成像系统,能同时采集可见光和近红外线荧光影像;

2.近红外线二区成像技术能够提供比传统近红外线一区更清晰的组织成像,从而更精准地评估血流灌注状态;

3.结合术中快速运算,分析高分辨率 NIR-II 血液灌注影片,可在给药后一分钟内精准辨识胃管灌注良好与灌注不足的区域。


戴宏杰教授表示︰“ 这正是一个跨学科合作的好例子,成功将我们的成像技术由小鼠实验推展至临床应用。”


罗英杰教授指出:“ 这项创新研究为食道切除手术决策提供了客观依据,有效协助外科医生精准地判断血流状况,切除血液供应不足的部分,并在血液供应良好的区域进行吻合,从而有效减低吻合口渗漏的风险。此成果不仅提升手术安全性,对食管切除术领域是一个重大突破。”


这项研究是“产学研1+计划”(RAISe+)和赛马会“纳米科学和纳米医学”创科实验室和生命科学与能源材料创新研究院(MILES)的重要成果之一。 RAISe+计划旨在透过创新研发近红外线二区荧光染料和成像仪器,实现对外科手术的革新。这项技术使外科医生能够获得类似“红外线视觉”的能力,从而在手术过程中实现对肿瘤、血管和器官的清晰观测。团队提出的解决方案有助于克服现有的成像深度不足、影像质量欠佳的问题,从而实现肿瘤精准切除、输尿管的高清检测和前哨淋巴结准确识别,使外科手术对患者而言更加安全和有效。

相关研究成果已于近日发表在著名学术期刊《美国国家科学院院刊》(PNAS)。


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详情请阅读原文:https://www.hku.hk/press/c_news_detail_28809.html

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