肿瘤是国际高发性疾病,手术切除是治疗实体瘤的主要方法。传统手术过程主要依靠医生眼看、手摸来判断肿瘤边界和检测微小转移灶。近年来,近红外荧光影像导航技术在临床上获得了广泛的应用,与单纯依靠外科医生的视觉和触觉相比,该技术能够提供一种客观的判断依据,帮助医生更迅速、更准确地区分肿瘤和正常组织。该技术主要原理是使用吲哚菁绿(ICG)作为肿瘤造影剂,注射到病人体内,其基于EPR效应在肿瘤部位富集。在特定波长光的激发下,吲哚菁绿能够发出近红外波段的荧光,经过感光设备的接收处理后,显示在屏幕上,从而帮助医生进行术中决策。虽然该技术在国外已完成百例临床手术,但国内对此项技术的应用仍处在起步阶段。一方面是由于市场上可选的相关设备有限,另一方面是该技术的应用还需大量的科研和临床研究来进一步完善。本文的工作是在已有科研样机的基础上,对近红外荧光影像导航设备进行改进和完善,并围绕该设备开展了一系列科研试验,具体如下:建立溶液模型和动物模型,模拟病患肿瘤情况,用以检测该设备的灵敏度及可操作性。实验结果证实该设备灵敏度高、安全有效、设计合理、便于操作。但在实验过程中,我们发现,相同条件下(肿瘤类型、注射剂量和术前等待时间相同),成像效果有时却有很大差异。而且,在国外已经进行的临床研究中,对ICG的给药剂量和术前时间在肿瘤-背景比(TBR)的影响以及患者与患者之间的个体差异方面仍缺乏相关报道,这使得近红外荧光影像导航设备的技术参数设置变得复杂。因此,我们提出了一种可以实时定量活体测定目标组织内ICG浓度的方法。该方法利用荧光光谱信号来推算组织内ICG的浓度,并且设法消除了皮肤信号对于实际浓度的影响,其设计思路同样可应用于其他光学造影剂,对研究荧光造影药物在活体内的代谢提供了新思路。我们运用该方法研究了 ICG在动物模型中的代谢情况。其结果表明,虽然注射高剂量ICG可以提高TBR的平均值,但同时也会放大个体差异对TBR的影响,而延长术前等待时间可以降低个体差异对TBR的影响;相对地,低的ICG注射剂量对应相对较低的TBR平均值,但整体TBR值更加稳定且趋于一致。这给予我们两点启发:一是提高设备的检测灵敏度,使其适用于低剂量ICG注射;二是探究个体差异对于TBR的影响机理,针对不同患者采用不同的给药方案,使TBR稳定在一定数值内。除了研究ICG对肿瘤组织的造影情况,在我们的动物实验中,我们还发现一些淋巴结也具有较高的荧光信号。对此,我们构建了相关的动物模型,对近红外荧光成像导航技术在淋巴清扫的应用进行了初步探索。结果表明,该技术在判断转移淋巴结方面具有潜在的应用价值,关于近红外荧光成像对淋巴结的造影能力和原理值得进一步研究和探索。