Cirugía guiada por imágenes de fluorescencia
Cirugía guiada por imágenes de fluorescencia
Especialidadoncología (cirugía)
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La cirugía guiada por fluorescencia ( FGS ), también llamada cirugía guiada por imágenes de fluorescencia , o en el caso específico de la resección de tumores, resección guiada por fluorescencia , es una técnica de imágenes médicas utilizada para detectar estructuras marcadas con fluorescencia durante la cirugía. [1] De manera similar a la cirugía guiada por imágenes estándar , la FGS tiene el propósito de guiar el procedimiento quirúrgico y proporcionar al cirujano una visualización en tiempo real del campo operatorio . En comparación con otras modalidades de imágenes médicas, la FGS es más barata y superior en términos de resolución y número de moléculas detectables. [2] Como inconveniente, la profundidad de penetración suele ser muy pobre (100 μm) en las longitudes de onda visibles , pero puede alcanzar hasta 1-2 cm cuando se utilizan longitudes de onda de excitación en el infrarrojo cercano . [3]

Dispositivos de imágenes

La FGS se realiza utilizando dispositivos de imágenes con el fin de proporcionar información simultánea en tiempo real de imágenes de reflectancia de color (campo brillante) y emisión de fluorescencia. Se utilizan una o más fuentes de luz para excitar e iluminar la muestra. La luz se recoge utilizando filtros ópticos que coinciden con el espectro de emisión del fluoróforo . Se utilizan lentes de imagen y cámaras digitales ( CCD o CMOS ) para producir la imagen final. También se puede realizar un procesamiento de video en vivo para mejorar el contraste durante la detección de fluorescencia y mejorar la relación señal-fondo . En los últimos años, han surgido varias empresas comerciales que ofrecen dispositivos especializados en fluorescencia en las longitudes de onda NIR, con el objetivo de capitalizar el crecimiento del uso fuera de etiqueta del verde de indocianina (ICG). Sin embargo, también existen sistemas comerciales con múltiples canales de fluorescencia, para su uso con fluoresceína y protoporfirina IX (PpIX). [ cita requerida ]

Fuentes de excitación

La excitación de la fluorescencia se logra utilizando varios tipos de fuentes de luz. [4] Las lámparas halógenas tienen la ventaja de proporcionar alta potencia a un costo relativamente bajo. Usando diferentes filtros de paso de banda , la misma fuente se puede utilizar para producir varios canales de excitación desde el UV hasta el infrarrojo cercano. Los diodos emisores de luz (LED) se han vuelto muy populares para la iluminación de banda ancha de bajo costo y la excitación de banda estrecha en FGS. [5] Debido a su espectro de emisión de luz característico, se puede seleccionar un rango estrecho de longitudes de onda que coincida con el espectro de absorción de un fluoróforo dado sin usar un filtro, lo que reduce aún más la complejidad del sistema óptico. Tanto las lámparas halógenas como los LED son adecuados para la iluminación de la muestra con luz blanca. La excitación también se puede realizar utilizando diodos láser , particularmente cuando se necesita alta potencia en un rango de longitud de onda corto (típicamente 5-10 nm). [6] En este caso, el sistema tiene que tener en cuenta los límites de exposición a la radiación láser. [7]

Técnicas de detección

Las imágenes en vivo del tinte fluorescente y del campo quirúrgico se obtienen utilizando una combinación de filtros, lentes y cámaras. Durante la cirugía abierta , generalmente se prefieren los dispositivos portátiles por su facilidad de uso y movilidad. [8] Se puede utilizar un soporte o brazo para mantener el sistema sobre el campo operatorio, particularmente cuando el peso y la complejidad del dispositivo son altos (por ejemplo, cuando se utilizan múltiples cámaras). La principal desventaja de estos dispositivos es que las luces del quirófano pueden interferir con el canal de emisión de fluorescencia, con una consiguiente disminución de la relación señal-fondo. Este problema generalmente se resuelve atenuando o apagando las luces del quirófano durante la detección de fluorescencia. [9]

La FGS también se puede realizar utilizando dispositivos mínimamente invasivos como laparoscopios o endoscopios . En este caso, un sistema de filtros, lentes y cámaras se conecta al extremo de la sonda. [10] A diferencia de la cirugía abierta, el fondo de las fuentes de luz externas se reduce. Sin embargo, la densidad de potencia de excitación en la muestra está limitada por la baja transmisión de luz de la fibra óptica en endoscopios y laparoscopios, particularmente en el infrarrojo cercano. Además, la capacidad de recolectar luz es mucho menor en comparación con las lentes de imágenes estándar utilizadas para dispositivos de cirugía abierta. Los dispositivos FGS también se pueden implementar para cirugía robótica (por ejemplo, en el sistema quirúrgico da Vinci ). [11]

Aplicaciones clínicas

La principal limitación de la FGS es la disponibilidad de colorantes fluorescentes clínicamente aprobados que tienen una indicación biológica novedosa. El verde de indocianina (ICG) se ha utilizado ampliamente como agente no específico para detectar ganglios linfáticos centinela durante la cirugía. [12] El ICG tiene la principal ventaja de absorber y emitir luz en el infrarrojo cercano, [3] lo que permite la detección de ganglios a varios centímetros de tejido. El azul de metileno también se puede utilizar para el mismo propósito, con un pico de excitación en la porción roja del espectro. [13] Se han llevado a cabo las primeras aplicaciones clínicas utilizando agentes específicos para tumores que detectan depósitos de cáncer de ovario durante la cirugía. [14]

Historia

Los primeros usos de la FGS se remontan a la década de 1940, cuando se utilizó por primera vez la fluoresceína en humanos para mejorar la obtención de imágenes de tumores cerebrales, quistes, edemas y flujo sanguíneo in vivo. [15] En la actualidad, su uso ha disminuido, hasta que un ensayo multicéntrico en Alemania concluyó que la FGS para ayudar a guiar la resección de gliomas basándose en la fluorescencia de PpIX proporcionaba un beneficio significativo a corto plazo. [16]

Véase también

Referencias

  1. ^ Stewart, Hazel L.; Birch, David JS (2021). "Cirugía guiada por fluorescencia". Métodos y aplicaciones en fluorescencia . 9 (4): 042002. Bibcode :2021MApFl...9d2002S. doi : 10.1088/2050-6120/ac1dbb . ISSN  2050-6120. PMID  34399409. S2CID  237149829.
  2. ^ Frangioni JV (agosto de 2008). "Nuevas tecnologías para la obtención de imágenes del cáncer humano". J. Clin. Oncol . 26 (24): 4012–21. doi :10.1200/JCO.2007.14.3065. PMC 2654310 . PMID  18711192. 
  3. ^ ab Prahl S. "Absorción óptica del verde de indocianina (ICG)". Omic.org . OMLC.
  4. ^ Alander JT, Kaartinen I, Laakso A, Pätilä T, Spillmann T, Tuchin VV, Venermo M, Välisuo P (2012). "Una revisión de imágenes fluorescentes de verde de indocianina en cirugía". Int J Biomed Imaging . 2012 : 940585. doi : 10.1155/2012/940585 . PMC 3346977 . PMID  22577366. 
  5. ^ Gioux, S; Kianzad, V; Ciocan, R; Gupta, S; Oketokoun, R; Frangioni, JV (mayo-junio de 2009). "Fuentes de luz de alta potencia, controladas por computadora y basadas en diodos emisores de luz para imágenes de fluorescencia y cirugía guiada por imágenes". Imágenes moleculares . 8 (3): 156–65. doi :10.2310/7290.2009.00009. PMC 2766513 . PMID  19723473. 
  6. ^ Gioux, Sylvain; Coutard, Jean-Guillaume; Josserand, Véronique; Righini, cristiano; Dinten, Jean-Marc; Coll, Jean-Luc (2012). "Superando los límites de la cirugía guiada por imágenes de fluorescencia". Sala de redacción del SPIE . doi :10.1117/2.1201212.004621. ISSN  1818-2259.
  7. ^ "Copia archivada" (PDF) . Archivado desde el original (PDF) el 27 de septiembre de 2007. Consultado el 28 de diciembre de 2009 .{{cite web}}: CS1 maint: copia archivada como título ( enlace )
  8. ^ "Actualización de Física". physicstoday . Instituto Americano de Física. 31 de octubre de 2011. Archivado desde el original el 27 de octubre de 2012 . Consultado el 18 de septiembre de 2018 .
  9. ^ van der Vorst JR, Schaafsma BE, Verbeek FP, Hutteman M, Mieog JS, Lowik CW, Liefers GJ, Frangioni JV, van de Velde CJ, Vahrmeijer AL (diciembre de 2012). "Comparación aleatoria de imágenes de fluorescencia en el infrarrojo cercano utilizando verde de indocianina y tecnecio 99 (m) con o sin azul patente para el procedimiento del ganglio linfático centinela en pacientes con cáncer de mama". Ana. Cirugía. Oncol . 19 (13): 4104–11. doi :10.1245/s10434-012-2466-4. PMC 3465510 . PMID  22752379. 
  10. ^ Gray DC, Kim EM, Cotero VE, Bajaj A, Staudinger VP, Hehir CA, Yazdanfar S (agosto de 2012). "Cirugía laparoscópica de modo dual guiada por imágenes de fluorescencia utilizando una sola cámara". Biomed Opt Express . 3 (8): 1880–90. doi :10.1364/BOE.3.001880. PMC 3409706 . PMID  22876351. 
  11. ^ Rossi EC, Ivanova A, Boggess JF (enero de 2012). "Mapeo de ganglios linfáticos guiado por fluorescencia asistido por robot con ICG para neoplasias malignas ginecológicas: un estudio de viabilidad". Gynecol. Oncol . 124 (1): 78–82. doi :10.1016/j.ygyno.2011.09.025. PMID  21996262.
  12. ^ Alander, Jarmo T.; Kaartinen, Ilkka; Laakso, Aki; Pätilä, Tommi; Spillmann, Thomas; Tuchin, Valery V.; Venermo, Maarit; Välisuo, Petri (1 de enero de 2012). "Una revisión de las imágenes fluorescentes de verde indocianina en cirugía". Revista Internacional de Imágenes Biomédicas . 2012 : 940585. doi : 10.1155/2012/940585 . PMC 3346977 . PMID  22577366. 
  13. ^ Matsui, Aya; Tanaka, Eiichi; Choi, Hak Soo; Kianzad, Vida; Gioux, Sylvain; Lomnes, Stephen J.; Frangioni, Juan V. (2010). "Identificación de los uréteres guiada por fluorescencia en tiempo real, infrarrojo cercano, utilizando azul de metileno". Cirugía . 148 (1): 78–86. doi :10.1016/j.surg.2009.12.003. PMC 2886170 . PMID  20117811. 
  14. ^ Fang J (19 de septiembre de 2011). "Las células cancerosas brillantes ayudan a los cirujanos a extirpar tumores de los ovarios". ZDNet . CBS Interactive.
  15. ^ Moore, George; Peyton, William T.; French, Lyle A.; Walkter, Walter W. (1948). "El uso clínico de la fluoresceína en neurocirugía: la localización de tumores cerebrales". Revista de neurocirugía . 5 (4): 392–398. doi :10.3171/jns.1948.5.4.0392. PMID  18872412.
  16. ^ Stummer, W; pichlmeier U; Meinel T; Wiestler OD; Zanella F; Reulen HJ (2006). "Cirugía guiada por fluorescencia con ácido 5-aminolevulínico para la resección de gliomas malignos: un ensayo multicéntrico aleatorizado y controlado de fase III". Lancet Oncology . 7 (5): 392–401. doi :10.1016/s1470-2045(06)70665-9. PMID  16648043.
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