脑膜瘤是最常见的诊断原发性脑肿瘤，占美国所有主要的中枢神经系统肿瘤。大多数封装和良性，但即使是这些肿瘤仍可能导致基于他们的位置和神经血管结构毗邻的压缩严重疾病。此外，非典型的和恶性脑膜瘤的所有诊断脑膜瘤，这取决于分级方案。金标准治疗有症状的脑膜瘤是切除，但即使手术切除和最大辅助放射治疗后的中位时间到影像上的进展，虽然肿瘤组织从周围正常脑组织区分通常不被视为切除期间的一个主要挑战，则分辨能力硬膜尾巴，视神经管浸润，和脑浸润可以从在术前肿瘤鉴定改进中受益。几种辅助脑膜瘤切除术的外科辅助手术包括与术前放射学图像相关的神经导航系统和用氨基乙酰丙酸进行荧光引导成像中的卟啉家族的前药，氨基乙酰丙酸已经显示出促进肿瘤识别，提高总全切除率和脑膜瘤延长无进展存活结果和成胶质细胞瘤。然而，氨基乙酰丙酸具有局限性，因为它在可见光谱中发荧光，缺乏组织外显率，被背景脑自发荧光混淆，并且显示差的光学对比度，因为仅蓝光的正常组织的可视化是有限的。吲哚青绿已被用作评估脑膜瘤灌注和静脉引流的血管造影剂，但尚未成功用作脑膜瘤本身的造影剂。它的作用是主要作为染料，其中在可视化之前几分钟静脉内递送推注剂量的吲哚青绿。相反，研究人员研究了一种依赖于“第二窗口吲哚青绿”的替代方法，其中与通常的静脉血管造影相比，更高剂量的吲哚青绿在手术前一天注射。该技术揭示了近红外染料的独特性质。为了区分吲哚青绿的血管特性和吲哚青绿的第二窗口，研究人员将该技术称为“第二窗口吲哚青绿”。在多小时内，由于增强的渗透性和保留效应，染料在肿瘤组织中累积。根据临床前动物研究和临床试验的数据，研究人员使用这种第二窗口技术优化了吲哚青绿剂量和肿瘤可视化的时间。在啮齿动物侧腹肿瘤模型中，证明在通常的血管造影剂量下无法观察到肿瘤然而，在注射吲哚青绿后几小时达到最佳肿瘤对比度。
　　 使用来自该啮齿动物研究的数据以及来自肺癌患者的数据，研究人员对患有颅内脑膜瘤的患者进行了第二窗口吲哚青绿。在本研究中，研究人员假设第二窗口吲哚青绿将本地化脑膜瘤原位对正常脑背景和可用于手术中识别边缘。研究人员报告前多例涉及近红外第二窗口吲哚青绿作为人类脑膜瘤的肿瘤造影剂，以及利用渗透性效应的新型成像策略。这项前瞻性队列研究得到了宾夕法尼亚大学机构审查委员会的批准，所有患者都给出了知情同意书。该试验在数据库，招募工作开始任何成人的脑膜瘤影像学诊断和开颅手术均被认为符合本研究的条件。妊娠和碘化物过敏是主要的排除标准。所有患者均行静脉钆术前磁共振成像检查。注意到存在或不存在钆增强和磁共振成像上的肿瘤大小。患者被告知，根据近红外结果，手术范围不会发生实质性变化，只有在资深外科医生认为安全的情况下才会进行活组织检查。所有病例均使用铱相机系统进行成像，该系统经批准用于塑料和重建手术中的灌注成像例如，评估皮瓣活力，并且在本研究中使用标签外进行大脑的近红外成像。已获得机构审查委员会的批准。激发源是在近红外范围内调谐的激光。该传感器是硅图像传感器，在标称成像距离下具有的开放视场。可见光范围内的发射滤光片带，而近红外的发射滤光片带从窄得多。使用热图作为可见光图像上的覆盖图以提供定量荧光强度。图像处理是实时进行的，并以视频分辨率显示。在几例中使用标准的开放式摄像系统，并且在几例中使用具有外径的内窥镜。
　　 内窥镜采用双光路设计，其中白光和近红外光路完全独立且独立。白光和近红外图像通过它们各自的路径从手术区域通过内窥镜的尖端转移到近红外荧光照相机。近红外荧光相机是一种双路径设备，具有可见光和近红外图像的独立路径。这种设计的净效果是从白光信号中完全隔离近红外荧光信号，允许在非常强的白光的情况下以高质量获得非常微弱的荧光图像。将患者置于麻醉下并利用解剖标志以及神经导航成像进行开颅手术。术前磁共振成像用于所有受试者的导航。一旦骨瓣被移除并且硬脑膜暴露，手术室的灯就会变暗。这是一个重要的步骤，因为标准的手术室灯无论是卤素灯，氙灯还是钨灯都会产生波长在近红外光谱中的光。类似地，用于神经导航的标准光学跟踪系统利用近红外波长来三角测量位置，因此光学发射器跟踪器指向远离手术区域的地板。所有窗帘都关闭，以限制房间内的自然光线。近红外成像系统无菌覆盖并定位在手术区域上方。记录近红外信号的存在或不存在。然后在可见光下打开硬脑膜，并观察肿瘤。室内灯再次关闭，并且近红外相机被带入手术区域，并且在皮质切口之前定位对应于肿瘤的近红外信号的能力被定性地以是否格式记录。然后在不使用近红外成像辅助装置的情况下以标准方式进行手术。在肿瘤切除并且主治神经外科医生满意完全切除后，使用近红外成像来识别残留疾病的区域。外科医生对肿瘤本身的近红外信号和边缘活检样本的印象进行了定性测量，并进行了照片记录以进行事后分析。由高级外科医生自行决定对这些区域进行活检。当仍然在手术室时，主治外科医生将所有标本编码为与强光下的肿瘤和近红外荧光一致。几天后获得的组织病理学诊断作为金标准，并由研究人员机构的单一神经病理学家编目。注意到肿瘤的存在并将其纳入研究人员的分析中。患者在手术后入住重症监护病房。没有不良后果。术后磁共振成像在术后第一天进行。手术后约几周观察患者。以标准方式制备冷冻的肿瘤切片。使用配备有吲哚青绿特异性过滤器组荧光显微镜检查样品。进行组织病理学分析，并且在预期切除后显示荧光的组织样品被编目。将永久性切片化学固定并以厚度包埋在石蜡块中。垂直切片与染色一起进行。评估每个组织样品中肿瘤特异性细胞的存在。
　　 几名患者参加了这项研究。多名患者为女性，平均年龄为多岁。几名患者患有凸性脑膜瘤，一名患者患有旁侧甲状腺脑膜瘤。其余几例患者有颅底或脑室脑膜瘤：几例患有结节性蝶鞍脑膜瘤，一例患有嗅沟脑膜瘤，一例患有脑桥脑膜脑膜瘤，一例患有脑室脑膜瘤，一例患有脑膜内侧脑膜瘤脑膜瘤。所有患者均耐受的第二窗口吲哚青绿注射，在手术前一天给予，无不良事件。在最终的病理分析中，多名患者患有良性脑膜瘤，一名患者患有非典型脑膜瘤。大多数肿瘤是脑膜上皮脑膜瘤，但也有几种过渡型和一种肺气肿型。使用第二窗口吲哚青绿技术，研究人员首先试图确定是否可以在脑膜瘤内检测到任何近红外荧光。通常，近红外成像中的吲哚青绿旨在在其注射的几分钟内使用。研究人员发现，尽管在手术前几天给予第二窗口吲哚青绿，研究人员能够在多名患者中的几名中观察到强烈的近红外信号。在这多名患者中，肿瘤内的近红外信号明显强于周围脑实质。这些患者的近红外信号可以在打开硬脑膜之前显现，尽管打开硬脑膜之前。近红外信号的定位对应于肿瘤位置，并且在硬脑膜打开后，增加并且明显局限于脑膜瘤位置，而不是相邻的脑实质或反射的硬脑膜。使用可见光的标准神经外科技术，研究人员从脑中取出脑膜瘤并将其成像在后台上。肿瘤继续表现出强烈的近红外荧光。大多数脑膜瘤患者表现出强烈的近红外信号，似乎局限于肿瘤并且似乎具有强烈的。然而，少数患者表现出近红外信号的反向模式。在这多例中，直接相邻的脑实质显示出比肿瘤本身更高的近红外信号。这些倒置病例的平均小于一，脑实质背景强度表现出比肿瘤信号更大的近红外信号。为了理解近红外染料积累的反转模式，研究人员考虑了几种解释。研究人员首先指出，这种反转模式可能与性别，世界卫生组织级或既往手术或放射史有关。具体而言，没有患有脑膜瘤的男性患者表现出反转模式。没有非典型的非典型脑膜瘤表现出反转模式，没有先前手术或放射史的患者表现出这种模式。因此，所有倒置均发生在未接受过手术或放射治疗的女性的良性脑膜瘤中。除了这些因素之外，研究人员还考虑了可以作为这种反演模式的预测因子的其他变量。
　　 使用逻辑回归作为预测反演事件的技术，研究人员得出结论，几个变量没有预测反演，并发现一个特定变量确实预测了它。具体而言，最大肿瘤直径，患者年龄，术前磁共振成像上存在肿瘤周围信号，与对侧正常脑相比信号强度比，脑膜瘤位置，体重指数和脑膜瘤病理亚型没有预测回归的反转。似乎接近但未达到统计学显着性的唯一变量是从吲哚青绿输注到可视化的时间。所有患者均在手术前一天注射，但从第二窗口吲哚青绿输注到肿瘤可视化的实际小时数从多小时不。这种可变性与调度以及患者何时可能接受手术的不完美预测有关。有趣的是，在多小时前成像的几名患者中没有一名表现出倒置。相比之下，在注射近红外对比染料后几小时成像的多名患者中有几名显示出倒置，这表明染料已累积在脑膜瘤中但随后扩散出来。对于具有预期近红外荧光模式的患者，从注射到成像的平均小时数为多小时，而倒置患者为小时。但从第二窗口吲哚青绿输注到肿瘤可视化的实际小时数从几小时。这种可变性与调度以及患者何时可能接受手术的不完美预测有关。有趣的是，在多小时前成像的几名患者中没有一名表现出倒置。相比之下，在注射近红外对比染料后多小时成像的几名患者中有几名显示出倒置，这表明染料已累积在脑膜瘤中但随后扩散出来。对于具有预期近红外荧光模式的患者，从注射到成像的平均小时数为多小时，而倒置患者为几小时。但从第二窗口吲哚青绿输注到肿瘤可视化的实际小时数从几小时不。这种可变性与调度以及患者何时可能接受手术的不完美预测有关。有趣的是，在多小时前成像的几名患者中没有一名表现出倒置。相比之下，在注射近红外对比染料后多小时成像的几名患者中有几名显示出倒置，这表明染料已累积在脑膜瘤中但随后扩散出来。对于具有预期近红外荧光模式的患者，从注射到成像的平均小时数为多小时，而倒置患者为多小时。这种可变性与调度以及患者何时可能接受手术的不完美预测有关。
　　 研究人员使用线性回归研究时间作为反演事件的预测因子。与注射时间的单变量线性回归图是预测性的。此外，结合在先前逻辑回归模型中测试的多个变量的前向逐步线性回归模型产生了用于预测的几个显着变量：性别和输注时间。因此，注入时间是和反转的预测因子。尽管肿瘤原位显示出反转模式，但当研究人员离体成像肿瘤时，如果硬脑膜与肿瘤一起被移除，则与邻近的硬脑膜相比，存在显着的荧光。因此，即使这几个肿瘤也显示出近红外荧光，因此吲哚青绿积聚，尽管低于周围脑实质。这四个案例未包括在边际的敏感性分析中。对于每次切除，外科医生在手术时检查原发肿瘤标本并将其编码为白光正面或负面。与周围正常脑相比，几个原发肿瘤切除中的多个显示出显着的荧光。对于敏感性和特异性分析，研究人员排除了几例反转。研究人员推断，如果肿瘤与周围的脑相比荧光较差，研究人员就不能相信边缘因此，研究人员没有在边缘检测的计算中使用这些肿瘤样本。实际上，如果在手术开始时的近红外成像在相邻的脑实质中表现出更大的近红外信号，那么显然会使外科医生担心使用这些结果进行边缘检测。
　　 在脑膜瘤与邻近脑实质相比具有强的多例中，获得了另外几个边缘样本，总共几个样本。在活组织检查时，外科医生根据可见光检查对原发肿瘤标本加上边缘标本编码为肿瘤阳性或阴性，对近红外信号为阳性或阴性。根据病理诊断，多例标本中多例肿瘤阳性，几例肿瘤阴性。外科医生认为几个样本中有多个在可见光下对肿瘤呈阳性。所有几个样本的肿瘤均为阳性，对于强光。使用近红外相机，主要外科医生将几个样本中的多个编码为阳性。在这几个标本中，几个肿瘤阳性，几个肿瘤阴性。总体而言，白光在预测肿瘤中的敏感性。近红外荧光相机系统的灵敏度，但其特异性降低。因为非典型脑膜瘤的活检前期概率较高，因为邻近的脑或硬脑膜更可能存在肿瘤，研究人员分别计算了脑膜瘤的测试特征。研究人员再次排除了几例患者的倒位。对于良性良性脑膜瘤，几个原发肿瘤样本在强光和近红外光下均被编码为阳性。在切除床的边缘收集另外几个样本。在几个良性脑膜瘤标本中，多个在可见光下被编码为阳性，所有几个病理证实为良性脑膜瘤，二十四个标本在近红外光下被编码为阳性，几个被病理证实为良性脑膜瘤，在白光下良性脑膜瘤检测的敏感。世界卫生组织边缘非典型脑膜瘤在边缘活检中更可能有相邻的残留肿瘤，因此这些病例的预测概率更高。研究了几例非典型脑膜瘤患者的多个标本。在明亮的光线下，几个标本被编码为肿瘤阳性，所有几个标本经病理证实为非典型脑膜瘤，在近红外光下，几个样本被编码为阳性并且全部作为肿瘤返回。在强光下，肿瘤切除对非典型脑膜瘤的敏感。对于近红外光下相同的非典型肿瘤子集。总之，对于脑膜瘤检测，强光和外科医生的印象产生了高灵敏度，特异性在手术前一天使用第二窗口吲哚青绿的近红外技术导致更高的灵敏度，但是以特异性和为代价。在较高级的脑膜瘤中，特异性得到改善，但仍然不如单独使用强光。由于缺乏特异性意味着过多的误报，研究人员试图解释可能导致这一问题的原因。为了探索低特异性的原因，研究人员假设改变近红外激发间隔是可能的变异来源并且可以解释假阳性。研究人员选择的近红外相机系统具有自动曝光功能，可平均像素强度以使背景标准化，然后将其指定为中性灰色。与其他相机系统一样，如果有明亮的窗口，相机将关闭光圈并降低传感器增益以使图像变暗。相反，如果有暗室，相机将打开光圈并增加传感器增益以使图像变亮。研究人员发现这种自动校正可能会导致近红外光谱中的假阳性率。如果有极少的近红外信号，例如切除原发肿瘤后，这可能导致假阳性，从而降低特异性。