熊佳佳，于韜

膠質(zhì)瘤(gliomas)是發(fā)生于神經(jīng)外胚層的腫瘤，起源于神經(jīng)膠質(zhì)細胞，是顱內(nèi)原發(fā)性腫瘤中發(fā)病率最高的腫瘤，約占中樞神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤的27%，在惡性腫瘤中高達80%左右[1]，依據(jù)世界衛(wèi)生組織(World Health Organization，WHO)分級系統(tǒng)，分為4級，Ⅰ～Ⅱ級為低級別膠質(zhì)瘤，Ⅲ～Ⅳ級為高級別膠質(zhì)瘤。臨床上在進行病理組織確診前，影像學(xué)檢查如CT和MRI是其診斷的主要方法，與CT相比，MRI能夠多序列、多參數(shù)、多平面成像、無骨偽影干擾和具有高的組織分辨力等優(yōu)點。其主要治療方式為手術(shù)切除，在保護腦功能區(qū)的情況下提高手術(shù)全切率一直是臨床面臨的挑戰(zhàn)。完全切除腫瘤很困難，術(shù)后復(fù)發(fā)率高，隨著分子影像的逐漸發(fā)展，磁共振功能成像，包括磁共振波譜成像(magnetic resonance spectroscopy，MRS)、擴散張量成像(diffusion tensor imaging，DTI)和血氧水平依賴性功能磁共振成像(blood oxygen level dependent functional MRI，BOLD-fMRI)等體現(xiàn)了在腦膠質(zhì)瘤的診斷、惡性程度分級和療效評價方面獨特優(yōu)勢，還能進一步確定腫瘤與皮質(zhì)功能區(qū)和白質(zhì)纖維束的關(guān)系，對腫瘤的術(shù)前計劃、術(shù)中處理有著非常重要的指導(dǎo)作用，從而避免了術(shù)后損傷，降低手術(shù)并發(fā)癥，降低復(fù)發(fā)率，改善預(yù)后。

1 常規(guī)MRI對膠質(zhì)瘤的診斷與術(shù)前規(guī)劃及術(shù)中監(jiān)測

1.1 術(shù)前診斷膠質(zhì)瘤并分級判斷

常規(guī)MRI在中樞神經(jīng)系統(tǒng)應(yīng)用較為成熟，多方位和三維成像能夠更準(zhǔn)確地定位病灶，能夠準(zhǔn)確評估膠質(zhì)瘤的部位、大小、形態(tài)、邊界、瘤周水腫等，MRI診斷膠質(zhì)瘤的敏感性較高，特別是結(jié)合增強掃描，能清晰地顯示出病變蔓延的范圍、形態(tài)，從而對膠質(zhì)瘤進行分級[2]。

1.2 術(shù)中指導(dǎo)手術(shù)并判斷腫瘤邊界

對于WHO Ⅰ級局灶性神經(jīng)膠質(zhì)腫瘤如毛細胞型星形細胞瘤一般可以完全手術(shù)切除，WHO Ⅱ級膠質(zhì)瘤，通常表現(xiàn)為彌漫浸潤性增長模式并有演變?yōu)棰蠹壔颌艏壞z質(zhì)瘤的傾向，單純手術(shù)治療完全緩解是不可能的[3]，對于WHO Ⅱ～Ⅳ級膠質(zhì)瘤需以手術(shù)治療為主，輔以放化療治療。故術(shù)前準(zhǔn)確診斷病情，區(qū)別高級別與低級別膠質(zhì)瘤是進行最優(yōu)手術(shù)規(guī)劃的前提，術(shù)中輔助檢查如術(shù)中B超、術(shù)中MRI (intraoperative magnetic resonance imaging，iMRI)和正電子發(fā)射計算機斷層掃描(positron emission computed tomography，PET)等能在手術(shù)的同時實時提供影像學(xué)資料，從而有助于精確切除腫瘤。

iMRI自1996年哈佛大學(xué)Alexander等[4]第一次報道用于指導(dǎo)神經(jīng)腫瘤的手術(shù)以來，顯示出極大優(yōu)勢，我國最早引進術(shù)中磁共振技術(shù)的是上海華山醫(yī)院和解放軍總醫(yī)院，iMRI能消除腦移位影響而提高腫瘤全切率，確定正確的手術(shù)入路，準(zhǔn)確定位顱腦深部微小病變，術(shù)中磁共振技術(shù)輔助手術(shù)治療膠質(zhì)瘤與傳統(tǒng)神經(jīng)導(dǎo)航引導(dǎo)下切除術(shù)相比，前者全切率明顯高于后者，iMRI組手術(shù)后6個月的無進展生存期明顯高于傳統(tǒng)組，但12個月的總體生存期沒有明顯差異[5]。

術(shù)中能通過T2WI、FLAIR像和T1WI增強等來突顯病灶，確定影像學(xué)邊界，區(qū)別瘤體與瘤周水腫，判斷切除是否徹底，隨著術(shù)中磁共振的不斷發(fā)展，術(shù)中磁共振的場強不斷提高，由固定磁體到移動磁體，由一開始的需要移動患者到磁共振室，到現(xiàn)在無需移動患者就能實現(xiàn)實時磁共振成像，由最初的只提供解剖信息到最后與功能信息的融合，進一步豐富了其在膠質(zhì)瘤手術(shù)中的應(yīng)用。

1.3 術(shù)中MRI局限性

雖然iMRI能及時更新導(dǎo)航數(shù)據(jù)，有效地克服術(shù)中“腦漂移”對神經(jīng)導(dǎo)航的影響，但iMRI的使用成本高，MRI導(dǎo)航手術(shù)室的建設(shè)比較復(fù)雜，需要考慮使用范圍、安裝運輸、結(jié)構(gòu)設(shè)計和電磁屏蔽處理等多方面因素，費時長，術(shù)中需要在開顱的情況下使用無菌塑料覆蓋術(shù)區(qū)，移動器械等是否會增加感染的機會仍有待研究，在指導(dǎo)累及功能區(qū)的手術(shù)操作上能力有限，隨著功能MRI的不斷發(fā)展，有望在分子水平提供更多的信息指導(dǎo)膠質(zhì)瘤的術(shù)前術(shù)中計劃。但功能MRI的術(shù)中應(yīng)用仍然會進一步增加成像時間，增加感染機會。

2 磁共振波譜

2.1 MRS可用于鑒別腫瘤性病變與非腫瘤學(xué)病變

MRS能無創(chuàng)檢測活體內(nèi)代謝物信息的變化[6]，MRS可以檢測到與腫瘤相關(guān)的膽堿代謝物(Cho)水平升高、N-乙酰天冬氨酸(NAA)水平降低和Cho/NAA比值的升高，磁共振波譜越接近正常組織波譜，越傾向于良性病變和發(fā)育異常[7]。故可在生化水平早期判斷腦功能變化，在腦腫瘤診斷，確定腫瘤邊界，分析侵犯程度方面有很大價值[8-9]。

2.2 對膠質(zhì)瘤惡性程度分級和浸潤范圍的判斷

腦膠質(zhì)瘤的無創(chuàng)準(zhǔn)確分級對于確定正確的治療計劃是非常重要的，在某些情況下可以避免不必要的侵略性手術(shù)治療，董衛(wèi)敏等[6]研究發(fā)現(xiàn)高級別膠質(zhì)瘤與低級別膠質(zhì)瘤相比，膽堿/肌酸(Cho/Cr)和CHO/NAA比值要高，高級別組病灶與健側(cè)的代謝物比值 rNAA和rCr明顯低于低級別組，提示腫瘤級別越高，神經(jīng)元破壞越嚴(yán)重，NAA峰下降越明顯，惡性膠質(zhì)瘤出現(xiàn)壞死時會導(dǎo)致Cr峰下降。Raschke等[8]用LCModel軟件定量MRS結(jié)果將波譜分解成正常和異常組織的比例，以鑒定腫瘤程度，浸潤和總體等級，對Ⅱ級和Ⅳ級膠質(zhì)瘤的鑒別準(zhǔn)確性能達到85%。腫瘤的局部浸潤與腫瘤復(fù)發(fā)預(yù)后有一定關(guān)系，許來艷[10]發(fā)現(xiàn)腫瘤周圍有水腫組的腫瘤組織、瘤周組織與正常對照組間的NAA/Cr、Cho/Cr和NAA/Cho比值差異均有統(tǒng)計學(xué)意義，術(shù)后病理證實腫瘤周圍水腫和其鄰近的組織均見細胞浸潤情況，且增強區(qū)邊緣以外3 cm仍然存在惡性膠質(zhì)瘤細胞，故對術(shù)中水腫區(qū)域及周邊的MRS檢測有重要預(yù)測價值。

2.3 術(shù)中確定腫瘤邊界，識別殘余腫瘤

膠質(zhì)瘤的侵襲能力強，術(shù)中顯微鏡觀察的腫瘤邊界并非腫瘤的實際邊界，完全切除腫瘤困難較大，術(shù)中實時MRS有可能成為高場強iMRI的一個重要發(fā)展方向，通過對腦膠質(zhì)瘤手術(shù)切緣組織性質(zhì)的實時分析，引導(dǎo)手術(shù)切除范圍更逼近實際的腫瘤組織學(xué)邊界。Roder等[9]發(fā)現(xiàn)術(shù)中常規(guī)MR成像顯示可疑的12例腫瘤殘留患者中，MRS能正確診斷其中10例組織信號的改變，在所有高級別膠質(zhì)瘤中，對于強化和不強化的腫瘤殘留，MRS均有陽性發(fā)現(xiàn)，故MRS雖然能夠增加神經(jīng)系統(tǒng)并發(fā)癥風(fēng)險，但也能幫助實現(xiàn)腫瘤全切術(shù)，降低復(fù)發(fā)率。

2.4 MRS的優(yōu)點及局限性

MRS可以在生化水平鑒別膠質(zhì)瘤和分類，特異性判斷良惡性程度，對于術(shù)中殘存腫瘤有較高的敏感性和特異性，三維氫質(zhì)子磁共振波譜成像(3D1HMRSI)的應(yīng)用將有助于術(shù)前腫瘤分級，判斷腫瘤浸潤范圍，將其代謝信息與常規(guī)MRI結(jié)合整合到導(dǎo)航系統(tǒng)中將有助于提高腫瘤切除程度，但因腫瘤異質(zhì)性，MRS重復(fù)性低，故不能獨立診斷，且MRS存在空間分辨力低、檢查時間長、易受皮下脂肪和顱骨干擾等缺點。

3 擴散張量成像

3.1 術(shù)前計劃及判斷預(yù)后

DTI和纖維示蹤技術(shù)(diffusion tensor tractography，DTT)能夠定性、定量分析神經(jīng)纖維細微變化，直觀三維地顯示腦白質(zhì)纖維與腦腫瘤間的關(guān)系及其受侵程度，與經(jīng)顱磁刺激結(jié)合能減少手術(shù)時間，癲癇發(fā)作，準(zhǔn)確定位皮層下功能區(qū)，從而在最大程度保護功能區(qū)的情況下提高手術(shù)績效，基于經(jīng)顱磁刺激數(shù)據(jù)的擴散張量成像纖維示蹤(diffusion tensor imaging fiber tractography，DTI FT)越來越多地用于功能區(qū)腦腫瘤患者的術(shù)前規(guī)劃和術(shù)中指導(dǎo)，基于經(jīng)顱磁刺激數(shù)據(jù)的DTI FT與基于三維感興趣區(qū)域的DTI纖維示蹤相比，在顯示語言相關(guān)的纖維束方面，前者優(yōu)于后者，而單獨對于弓形束的顯示，基于三維感興趣區(qū)域的DTI纖維示蹤顯示的更好，表現(xiàn)出其獨特優(yōu)勢[11]?；诮?jīng)顱磁刺激數(shù)據(jù)的DTI FT還可以用于手術(shù)相關(guān)的運動障礙的個體術(shù)前風(fēng)險評估，在某些各向異性分?jǐn)?shù)(fractional anisotropy，F(xiàn)A)水平，術(shù)后發(fā)生相關(guān)的短暫或永久性運動功能缺損組與未發(fā)生組的高級別膠質(zhì)瘤患者相比，病變至皮質(zhì)脊髓束(corticospinal tract，CST)距離有統(tǒng)計學(xué)上顯著性差異，且病變至CST距離≥12 mm的患者未發(fā)生任何新的手術(shù)相關(guān)的永久性麻痹[12]。故隨著DTT技術(shù)的不斷發(fā)展，能識別哪些病人可以完全手術(shù)切除和手術(shù)獲益最大，有長的生存期，根據(jù)術(shù)前DTI信息，可以改變治療策略、制訂更精確的治療計劃、降低術(shù)后神經(jīng)損傷和有更好的術(shù)后結(jié)果。

3.2 判斷腫瘤周圍受影響的白質(zhì)纖維類型、區(qū)別低級別與高級別膠質(zhì)瘤

通過DTI顯示的腫瘤周圍白質(zhì)纖維束的完整性和走形來協(xié)助區(qū)別低級別與高級別膠質(zhì)瘤及制訂手術(shù)計劃，包括四種類型：(1)位移：纖維束信號正常，位置和方向改變；(2)水腫：纖維束信號降低，位置和方向正常；(3)浸潤：纖維束信號降低并中斷；(4)破壞：纖維束信號消失。對于不同患者可組合出現(xiàn)[13]。一般膠質(zhì)瘤級別越高對纖維束的破壞越嚴(yán)重。

3.3 術(shù)中指導(dǎo)

DTI和DTT在指導(dǎo)膠質(zhì)瘤手術(shù)時，能夠矯正纖維束移位，最大化切除腫瘤，減少術(shù)后神經(jīng)功能損傷，提高手術(shù)安全性。椎體束屬于皮質(zhì)脊髓束傳導(dǎo)通路，是重要白質(zhì)纖維束，涉及椎體束的腦腫瘤切除后，各級肢體運動功能障礙發(fā)生幾率高，故術(shù)中在不損害椎體束的情況下最大切除腫瘤至關(guān)重要。劉俊華[14]研究應(yīng)用DTI 重建以有效錐體束(effetive fibers of pyramidal tract，EPT)為主的腦白質(zhì)纖維束，優(yōu)化手術(shù)入路，指導(dǎo)術(shù)中最大限度地切除腫瘤并保護EPT的試驗組，與在常規(guī)磁共振圖像指導(dǎo)下行腫瘤切除的對照組相比，腫瘤全切率沒有明顯差異，但是術(shù)后功能致殘率和KPS評分均有顯著差異，說明DTI技術(shù)對于累及EPT的膠質(zhì)瘤，術(shù)前可提供病灶與EPT間的三維解剖信息，指導(dǎo)術(shù)者最大范圍切除腫瘤的同時保護EPT。從而明顯降低術(shù)后致殘率，改善患者術(shù)后生活質(zhì)量。

3.4 DTI的優(yōu)點及局限性

DTI能夠三維地顯示腫瘤與周圍纖維束的關(guān)系，判斷白質(zhì)纖維的形態(tài)、方向、走形及受累情況，術(shù)前個體化評估手術(shù)相關(guān)運動風(fēng)險，術(shù)中指導(dǎo)手術(shù)以免損傷重要白質(zhì)纖維束，從而能夠明顯降低術(shù)后并發(fā)癥。但DTI仍存在對磁場的均勻性要求較高、患者的不配合會導(dǎo)致偽影的發(fā)生和近顱底發(fā)生偽影多等缺點。

4 血氧水平依賴性功能磁共振成像

4.1 術(shù)前定位功能區(qū)及識別腫瘤相關(guān)成分

BOLD-fMRI成像在確定皮質(zhì)功能區(qū)的應(yīng)用目前越來越用于臨床術(shù)前評估，劉寧等[15]發(fā)現(xiàn)BOLD-fMRI功能成像所獲得結(jié)果與術(shù)中對大腦皮層直接電刺激所獲得的結(jié)果具有較高的一致性，能夠在術(shù)前直觀的定位運動及語言等功能區(qū)位置，評估手術(shù)的可行性，并且能夠根據(jù)擬腫瘤切除邊緣與主皮層功能區(qū)的距離判斷術(shù)后并發(fā)癥。

目前，大多數(shù)研究者通過BOLD-fMRI觀察腫瘤與功能皮質(zhì)的關(guān)系從而指導(dǎo)手術(shù)，主要集中在腫瘤周圍腦皮質(zhì)研究上，而靜息狀態(tài)血氧飽和度依賴性fMRI (resting state fMRI，RS-fMRI)可用于研究腫瘤相關(guān)成分，從而區(qū)分腫瘤組織與非腫瘤組織，低級別與高級別膠質(zhì)瘤。Wu等[16]發(fā)現(xiàn)SIC(信號強度相關(guān))在低級別膠質(zhì)瘤組高于高級別組，fALFF(低頻振蕩振幅分?jǐn)?shù))同樣能區(qū)別低級別與高級別膠質(zhì)瘤，故可用于術(shù)前分級，指導(dǎo)手術(shù)計劃，一般腫瘤區(qū)域與周圍正常區(qū)域相比表現(xiàn)為更加明亮的形態(tài)特征，更高的RS-fMRI信號，故術(shù)中應(yīng)用可以提高腫瘤全切率，RS-fMRI可以在不依賴患者執(zhí)行任務(wù)活動能力的基礎(chǔ)上實現(xiàn)功能成像，未來將會有更大的臨床應(yīng)用空間。

4.2 術(shù)中指導(dǎo)手術(shù)

傳統(tǒng)上是通過術(shù)中喚醒麻醉，皮層誘發(fā)電位及皮層電刺激等侵入性方法定位參與運動、感覺、語言和認(rèn)知功能的皮質(zhì)區(qū)和皮層下通路，然而這些有創(chuàng)方法需要更大的開顱空間從而增加患者手術(shù)損傷。BOLD-fMRI術(shù)中定位功能區(qū)更加無創(chuàng)簡便，能夠減少侵入性方法導(dǎo)致的癲癇發(fā)作，且傳統(tǒng)方法不能區(qū)分腫瘤邊界，特別是低級別膠質(zhì)瘤，從而導(dǎo)致腫瘤殘留或是過多切除正常腦組織，降低低級別膠質(zhì)瘤的中位生存期[17-18]。

4.3 BOLD-fMRI的優(yōu)點及局限性

BOLD-fMRI具有非侵襲性、無放射性、空間分辨率高、可重復(fù)應(yīng)用等優(yōu)點，而且在定位腦功能活動區(qū)方面具有較高的敏感性，因此是最早應(yīng)用于臨床腦腫瘤患者術(shù)前功能區(qū)定位的影像學(xué)技術(shù)[19]。RS-fMRI還能在靜息態(tài)對腫瘤組織進行定位。然而，BOLD-fMRI是通過血氧飽和度的對比變化而成像的方法，不能直接顯示神經(jīng)元的活動，因此血管的狀態(tài)將影響成像的結(jié)果，膠質(zhì)瘤血氧消耗增加以及腫瘤區(qū)域血管增生將影響周圍功能區(qū)的BOLD信號精度?；颊叩牟慌浜霞斑\動也會導(dǎo)致BOLD-fMRI不能顯示皮質(zhì)的功能活動。BOLD-fMRI能可靠定位皮層功能區(qū)，但不能提供皮層下纖維束的位置和完整性等信息，皮層下纖維束對避免術(shù)后神經(jīng)損傷非常重要，因此術(shù)前結(jié)合BOLD和DTI將是臨床趨勢，BOLD和DTI的術(shù)中聯(lián)合應(yīng)用可以個性化提供上述重要高級神經(jīng)功能區(qū)的皮層投影的分布和位置信息。

4.4 DTI與BOLD-fMRI聯(lián)合用于對膠質(zhì)瘤的診斷與術(shù)前計劃及術(shù)中監(jiān)測

術(shù)前結(jié)合BOLD和DTI能夠讓外科醫(yī)生在了解腫瘤周圍功能信息的基礎(chǔ)上了解腫瘤與周圍的連接關(guān)系。通過DTI與BOLD-fMRI術(shù)前獲得運動區(qū)和錐體束圖像信息，并用導(dǎo)航系統(tǒng)重建，然后投影到顯微鏡下，在顯微鏡下進行導(dǎo)航手術(shù)，并記錄手術(shù)前后的肌力變化、運動功能、Karnofsky性能評分(KPS)和手術(shù)并發(fā)癥，發(fā)現(xiàn)結(jié)合BOLD-fMRI、DTI和功能神經(jīng)導(dǎo)航用于功能區(qū)腫瘤手術(shù)是可行的，有助于最大限度地切除病變，減少神經(jīng)損傷和手術(shù)后恢復(fù)[20]。聯(lián)合使用fMRI-DTI和直接電刺激指導(dǎo)功能區(qū)腦腫瘤相比于只使用神經(jīng)導(dǎo)航能顯著提高腫瘤切除程度，降低手術(shù)相關(guān)缺陷的風(fēng)險，改善生存率[21]。有研究對48例涉及語言功能區(qū)的膠質(zhì)瘤患者進行iMRI功能神經(jīng)導(dǎo)航，BOLD-fMRI用于描繪Broca和Wernicke功能皮層，擴散張量成像行纖維示蹤描繪弓狀纖維束，將重建的語言結(jié)構(gòu)融合到導(dǎo)航系統(tǒng)指導(dǎo)手術(shù)，79.2%完成腫瘤全切術(shù)，20.8%行次全切術(shù)，只有一例發(fā)展為遠期新發(fā)語言功能障礙[22]。膠質(zhì)瘤對瘤周水腫區(qū)的浸潤會影響FA值，單獨運用DTI得到的纖維束圖像會受到FA閾值的選擇、種子點的選擇、個體差異、腫瘤對正常組織的破壞等多方面的影響，故應(yīng)聯(lián)合多種功能影響來合理化的進行術(shù)前評估和術(shù)中監(jiān)測。逐漸提高手術(shù)效率，避免二次手術(shù)。且多模態(tài)(T1 MRI、fMRI和DTI)深度學(xué)習(xí)功能的術(shù)前應(yīng)用，在預(yù)測高級別膠質(zhì)瘤生存時間方面發(fā)揮重要作用，預(yù)測準(zhǔn)確性達到89.9%，從而能為術(shù)前治療計劃提供必要的指導(dǎo)[23]。

5 結(jié)語

MRI功能成像的不斷發(fā)展，使位于腦功能區(qū)和腦深部的膠質(zhì)瘤患者手術(shù)安全性、精確性大幅度提高，方便了術(shù)前準(zhǔn)確分級、制定合適手術(shù)計劃，術(shù)中實時指導(dǎo)糾正腦組織移位，發(fā)現(xiàn)未切除的殘余腫瘤，提高手術(shù)成功切除率，聯(lián)合運用能夠避免對腫瘤周圍重要的神經(jīng)、血管和語言運動功能區(qū)的損傷。降低術(shù)后損傷，但同時存在成像時間長，影像失真等問題，未來更好的結(jié)合各自優(yōu)勢，綜合運用各種磁共振技術(shù)仍然是一項巨大挑戰(zhàn)。

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