近赤外ウィンドウII蛍光イメージングによる手術ガイドが高グレードグリオーマ患者の無進行生存期間を延長

研究背景

高グレードグリオーマ（HGG）は中枢神経系において最も一般的な悪性原発性腫瘍で、その中でも膠芽腫（GBM）の予後が最も悪いです。GBM患者の治療効果を改善し、術中腫瘍切除率を向上させ、術後再発を減少させるために、研究者たちは近赤外ウィンドウII（NIR-II）蛍光イメージングを基軸とした手術ガイド戦略の研究を行っています。NIR-II蛍光イメージングは組織自発蛍光が低く、浸透深度が大の特性を持ち、腫瘍切除の精確性と安全性を向上させることが期待されています。

論文情報

この研究は夏晓静博士、张哲博士らによって共同で完成されました。彼らはそれぞれ中国科学院自動化研究所分子イメージング重点実験室など複数の研究機関に所属しています。研究成果は IEEE Transactions on Biomedical Engineering (Vol. 69, No. 6, June 2022) に発表されました。この記事は2021年11月に受理され、2022年5月に最終バージョンが公開されました。

研究フロー

研究設計は以下のいくつかの重要なステップに分かれています：

a) 装置の構築：研究チームはリアルタイムでカラー、NIR-I（700〜900 nm）、NIR-II（1000〜1700 nm）の画像を取得できる多スペクトルイメージングシステムを開発しました。

b) 患者の募集：初診、未治療、手術切除に適したグリオーマ患者を募り、患者をランダムに蛍光イメージングガイダンス手術（FGS）と従来の白色光イメージングガイダンス手術（WLS）に振り分けました。

c) 術中蛍光イメージング：FGS群の患者に手術前48時間以内に静脈注射でインドシアニングリーン（ICG）を投与し、術中にNIR-II蛍光イメージングを行いました。

d) データ分析：両群間の完全切除率、無進行生存期間（PFS）、全生存期間（OS）、および神経機能状態を比較し、また組織サンプルにて蛍光イメージングと病理診断を行い、蛍光強度と腫瘍グレードの関連性を分析しました。

研究結果

研究結果は次の通りです：

• FGS群のGBM検出率は100%で、NIR-II蛍光イメージングガイダンス手術は腫瘍の完全切除率を大幅に向上させました。
• FGS群の中位PFSは9ヶ月で、WLS群の7ヶ月よりも長かった。また、FGS群の中位OSは19ヶ月で、WLS群の15.5ヶ月よりも長かった。
• 患者の神経機能は良好であり、術中のNIR-II蛍光イメージング技術は神経機能保護に関して潜在的な効果を示しました。

研究の意義と革新性

• 科学的価値：NIR-II FGS技術はGBM腫瘍の全切除率を大幅に向上させ、PFSとOSを延長し、GBM手術に新たな精確かつ安全なガイド戦略を提供します。
• 実用的価値：研究は脳腫瘍手術におけるNIR-II FGS技術の応用が手術効果を向上させ、腫瘍再発率を減少させ、患者の長期生存品質を向上させることを支持しています。
• 新規性：開発された多スペクトルイメージングシステムはFDA承認のICGプローブを組み合わせ、臨床におけるNIR-II蛍光イメージングの応用に理論的基盤を提供し、光学イメージング技術の脳腫瘍手術への応用と発展を推進しています。

その他の情報

• 研究は国家重点研究開発計画と国家自然科学基金などのプロジェクトのサポートを受けています。
• 高グレードグリオーマWHO III級の患者も個別に分析され、NIR-II FGSが手術効果を向上させることが確認されました。

結論

本研究はNIR-II蛍光イメージングガイド手術が高グレードグリオーマにおいて臨床応用の前景があることを立証し、精密な神経外科手術を実現するための強力な技術サポートを提供し、GBMなど脳腫瘍患者に新たな治療の希望をもたらしました。