近日，复旦大学附属华山医院钦伦秀/朱文伟团队联合复旦大学张凡/何海生团队，成功研发了一种无需注射任何造影剂的术中实时肿瘤边界可视化新技术，即组织自发荧光近红外成像技术（tissue autofluorescence nir-ii imaging，tani）。该技术通过利用组织内源性荧光物质在近红外二区（nir-ii，1000-1700 nm）的信号差异，实现了多种肝脏恶性肿瘤边界的清晰、高对比度可视化，并有效避免了血液和胆汁污染、肝硬化背景以及良性病灶带来的干扰。研究团队进一步于多例患者体内验证了该技术在外科手术导航中的应用潜力，为肝脏恶性肿瘤的精准切除提供了全新的临床辅助手段。
1月20日，相关研究成果以《无标记组织近红外二区自发荧光成像技术用于人肝恶性肿瘤可视化》（label-free tissue nir-ii autofluorescence imaging for visualization of human liver malignancy）为题，在线发表于《自然·生物医学工程》（nature biomedical engineering，影响因子26.6）。
在外科手术中，如何在术中实时、准确判断肿瘤边界，是影响手术切除效果和患者预后的关键因素之一。真实临床场景下，由于肿瘤组织与正常组织在外观上高度相似，同时手术过程中不可避免存在出血等因素干扰，外科医生往往难以仅凭肉眼观察和触诊等常规方法对肿瘤边界作出精准判断。术中病理检查（如冰冻切片）虽然能够对局部组织进行良恶性定性分析，但该方法耗时较长、取样范围有限，且依赖专业病理人员配合，难以对整个切缘进行快速、全面的实时评估。因此，开发一种安全、快速、可靠的术中肿瘤边界可视化技术，始终是精准外科领域亟待解决的关键问题。
据研究团队介绍，目前临床常用的术中肿瘤可视化方法主要依赖外源性造影剂的使用。该方法需要在术前向患者体内注射吲哚菁绿（icg），通过该分子在肿瘤组织中的富集实现荧光引导。然而，icg在部分患者中可能引发过敏等不良反应，更重要的是，该造影剂容易在非肿瘤组织（如肝硬化组织或胆汁淤积区域）中非特异性聚集，导致假阳性信号，临床报道的误判率可高达40%，显著降低了术中判断的可靠性。
针对上述问题，研究团队提出利用人体组织中本身存在的内源性荧光信号，在无需注射外源造影剂的前提下实现肿瘤可视化，从而有效规避造影剂带来的安全性隐患及脱靶干扰。通过对大量临床组织样本进行系统性自发荧光分析，团队发现了一种近红外发光的内源性物质，其在>1000 nm波段的信号可以很好的区分恶性肿瘤和正常组织。
tani技术光路示意图
及其用于床边可视化肝恶性肿瘤的工作流程图
基于这一发现，研究团队进一步开发并优化了针对该内源性荧光物质的成像技术与参数设置，形成了tani成像体系。在该技术下，正常肝组织呈现均一而明亮的近红外荧光信号，而肿瘤区域表现为显著减弱甚至缺失的荧光信号，二者对比度高，肿瘤边界直观清晰。特别对于肉眼无法识别的肿瘤，tani技术能够清晰、准确探测出该肿瘤边界。
研究进一步表明，tani技术在肝细胞癌、肝内胆管癌以及多种肝转移肿瘤（包括结直肠癌、胃腺癌和乳腺癌肝转移等）中均表现出稳定、优异的肿瘤边界可视化能力。该技术的成像效果不受肿瘤分化程度、大小及分期的显著影响，在肝硬化患者中同样保持良好性能。并且，即便在术中不可避免出现血液或胆汁污染的情况下，该技术依然能够提供清晰、可靠的成像结果。
tani技术于患者体内实时可视化肝恶性肿瘤
的流程、装置与效果图
获得伦理许可后，研究团队将tani技术应用于真实术中场景，在多例肝切除手术中成功实现了对原发性肝细胞癌及多发结直肠癌肝转移灶的实时识别。在肿瘤切除完成后，tani还可用于对手术切缘进行快速扫描，辅助判断是否存在残余肿瘤组织，为实现“精准切除、降低复发风险”提供了重要支持。术后病理检查结果与术中成像高度一致，进一步验证了该技术的临床可靠性。
作为一种无标记、非接触、宽视场、实时的术中成像技术，tani操作简便、成像信息直观，可作为现有荧光引导手术的重要补充手段，有望在肝脏肿瘤等外科手术中发挥重要作用。未来，随着多中心临床研究的深入开展以及成像设备的进一步优化，该技术有望为更多患者带来更加安全、精准的手术治疗体验。同时，进一步阐明该内源性荧光物质的分子基础及形成机制，不仅有助于深入理解肿瘤等疾病的发生发展，还可能为这些疾病的早期识别与精准调控提供新的研究方向。
复旦大学药学院青年副研究员何海生、华山医院肝胆外科主任医师朱文伟为共同第一作者；化学系张凡教授、华山医院普外科钦伦秀教授为通讯作者。研究工作得到了化学系、药学院、华山医院、聚合物分子工程全国重点实验室、智能化递药教育部重点实验室、克服递药屏障高端制剂全国重点实验室、国家重点研发计划、国家自然科学基金委员会、科学探索奖、新基石科学基金会、上海尚思自然科学研究院、上海市科学技术委员会、上海市教委创新计划等机构与项目的大力支持。
论文链接：
https://www.nature.com/articles/s41551-025-01593-4
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上观号作者：复旦大学附属华山医院
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