《Journal of Imaging》：Preclinical Imaging for the Translation of Innovative Nutritional Strategies: Current Applications and Future Perspectives
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营养持久性（nutrient persistence）表现为肠外和肠内输送系统内的残留沉积以及胃肠道（GI）腔内长时间的滞留，是临床营养安全性和性能的核心决定因素。本综述整合了肠外营养（PN）、肠内营养（EN）及胃肠道生理学证据，对营养残留的产生机制及其在不同
营养持久性（nutrient persistence）表现为肠外和肠内输送系统内的残留沉积以及胃肠道（GI）腔内长时间的滞留，是临床营养安全性和性能的核心决定因素。本综述整合了肠外营养（PN）、肠内营养（EN）及胃肠道生理学证据，对营养残留的产生机制及其在不同营养输送场景中对临床相关结局的潜在影响进行了全面而机制性的分析。综述特别强调基于影像的临床前研究在将营养持久性的机制性观察与临床营养转化问题相关联中的核心作用。传统的营养持久性评估多依赖间接或整体性终点指标，难以确定营养物滞留的具体部位、持续时间及清除效率。近期荧光成像技术的进展可在台架系统和临床前模型中提供具有空间分辨率和纵向追踪能力的营养物行为评估手段，揭示了输送动力学和装置几何构型如何影响PN系统中的残留脂质蓄积，配方流变学及增稠剂化学特性如何影响EN输送路径中的残留形成与微生物增殖，以及理化转化和胃肠动力如何调控胃肠道滞留。本综述综合上述各领域的研究发现，建立了一个将装置工程、制剂科学与生理过程相联系的影像引导整合框架。需要强调的是，荧光成像在本综述中被定位为对既有方法的补充手段而非替代方案。其转化价值在于能够生成残留形成、清除及滞留的可量化指标，并可与导管性能、微生物增殖、喂养耐受性及营养输送效率等临床结局相关联。荧光成像通过支持在动物实验前于台架PN/EN模型中进行优化，以及在胃肠道动物模型中实现纵向评估，践行了3Rs原则（替代、减少、优化）。尽管在探针性能、标准化及临床验证方面仍存在挑战，该策略将营养持久性确立为一个可量化且潜在可调控的参数。未来研究应优先发展标准化、结局关联的临床前影像方法，以支持临床转化，同时推动更高效、更负责任的实验设计。
论文主体内容总结
1. 引言
营养残留持续存在于肠外营养（PN）装置、肠内营养（EN）系统及胃肠道（GI）腔内，这一跨领域挑战贯穿现代临床营养实践。营养持久性可表现为人工装置内表面的微观沉积或胃肠道腔内延长的滞留，通过装置功能障碍、微生物增殖、喂养不耐受及继发感染等途径损害临床结局。既往指南虽强调规范操作与标准化维护的重要性，但长期存在方法论缺口：常规操作变量如冲洗技术、流速及装置几何构型对清除效果的影响无法被直接观测。传统评估依赖间接或整体性终点，难以确定营养物是否被有效清除。荧光成像技术的进展使得在导管、喂养管及胃肠道内直接可视化营养残留成为可能，为连接装置工程、制剂科学与生理过程提供了统一的影像引导框架。本综述为叙述性综述，检索策略基于PubMed和Google Scholar，纳入标准侧重方法学、机制性、临床及转化价值。
2. 装置层面持久性：肠外营养作为传输驱动残留形成的模型
本节证据主要来源于临床PN给药台架流体模型，聚焦营养传输、残留形成及导管清除。传统PN研究多关注导管相关并发症而非腔内营养残留的直接评估。既往方法包括微生物培养、扫描电子显微镜（SEM）、浊度测量及冲洗流出液化学分析，但均无法提供功能性导管内残留的空间分布信息。临床微生物学研究表明，PN溶液包括静脉脂质乳剂可支持微生物生长，葡萄球菌属和念珠菌属通过胞外聚合物（EPS）产生及生物膜形成定植于导管表面。培养技术与SEM的对比研究揭示了腔内定植的显著假阴性率。荧光成像采用吲哚菁绿（ICG）标记脂质乳剂，直接证明常规冲洗后残留脂质仍可存续，且蓄积具有区域选择性，受流动动力学和装置几何构型调控。这些发现将PN导管确立为研究传输驱动残留形成的可操作模型，支持基于证据的导管维护策略。
3. 系统层面持久性：肠内喂养管作为易残留的生物环境
本节证据以台架和离体研究为主，辅以临床观察。人群层面证据显示EN产品微生物污染普遍：一项涵盖1099份制剂的系统综述发现44.7%超出可接受细菌阈值，家庭自制制剂污染率最高。儿科和新生儿前瞻性研究确认喂养管接口和输注装置是下游定植的储菌库，分子流行病学证实接口至管路段的传播途径。荧光和生物发光成像分析揭示，即使常规冲洗后营养残留仍存续于管腔内多个位点，微生物生长与残留底物的空间分布高度共定位。四项机制性观察突出：残留负荷随制剂黏度和增稠剂化学特性增加而升高；微生物生物发光与荧光残留共定位，表明微量底物即具有生物学意义；多数EN制剂具有固有荧光特性，可在不改变化合物基质的情况下实现定量追踪；高黏度制剂需显著增加冲洗量才能完全清除。这些发现将EN管路管理从视觉引导转变为可量化、制剂感知的过程，支持制剂特异性、黏度感知的冲洗策略。
4. 胃肠道层面持久性：营养转运与滞留的影像评估
本节研究主要在动物模型中进行，聚焦体内GI滞留、转运及动力评估。传统方法包括闪烁显像、磁共振成像（MRI）、标志物法及13C呼气试验，各有优势但均无法全面表征营养物在动态生理条件下的空间分布与滞留特征。快速MRI可实现人类胃排空和胃十二指肠协调运动的无创评估，但成本和操作复杂性限制其高通量应用。闪烁显像仍是临床标准，但放射性示踪剂和专用设施要求限制推广。胭脂红等标志物法简便但仅提供离散时间点测量。荧光成像填补了这一方法学空白：近红外标记液体餐可可视化胃排空（分钟至小时尺度），含低甲氧基果胶的EN制剂在胃酸环境中形成凝胶并延缓排空；粪便ICG成像可量化全肠道转运（数小时尺度），检测阿托品剂量依赖性延迟，与胭脂红测量高度相关。在液体饮食条件下，低甲氧基果胶使转运正常化，而高甲氧基果胶延长转运。从3Rs角度，荧光成像支持同一动物内纵向评估，减少动物用量、降低个体间变异、减少侵入性操作。表1总结了代表性影像和非影像方法在原理、优势、局限、转化相关性及3Rs相关性方面的比较。
5. 讨论
PN、EN及GI生理学的综合证据表明，营养持久性是连接装置性能、营养输送、微生物增殖及GI耐受性的共同过程。荧光成像提供直接、空间分辨的可视化能力，使既往仅能间接推断的过程——残留形成、清除效率及延长滞留——变得可直接观测。影像衍生的持久性指标有望桥接机制观察与临床结局：PN系统中残留与导管性能、闭塞风险及生物膜形成相关；EN路径中残留为微生物增殖提供底物并影响输送效率；GI中胃排空和转运评估为延迟运动、转运动力学改变及喂养不耐受提供机制性见解。但荧光成像受组织穿透深度、探针稳定性、信号衰减及缺乏标准化协议等限制，应作为补充方法而非替代手段。本综述包含来自作者研究组的发现，已纳入独立临床研究、系统综述和实践指南以最小化偏倚。
6. 未来方向
未来研究优先方向包括：开发具有改进稳定性、特异性和光学特性的下一代荧光探针以支持长期监测；将影像与装置工程和制剂科学整合，系统评估导管几何构型、流动动力学和制剂流变学对清除效率的影响；建立标准化成像协议和报告框架以提高跨研究可比性和可重复性；设计具有明确转化终点的临床前研究，将影像衍生的残留和滞留指标与导管性能、微生物风险、喂养耐受性及营养输送效率等临床相关结局关联。
7. 结论
本综述强调营养持久性是肠外、肠内及GI营养系统性能的核心且此前未充分认识的决定因素。残留形成和延长滞留源于传输动力学、制剂特性和理化转化的共同原理。荧光成像将营养持久性从推断性现象转化为可测量的生物学参数，支持营养输送的循证优化，将装置设计、制剂特性和生理反应纳入统一框架。随着成像技术持续发展，有望改善安全性、增强喂养耐受性并为循证营养策略的制定提供依据。
