胶质瘤是中枢神经系统最常见的肿瘤,年发病率约为6.4/100,000。国内的流行病学调查显示,胶质瘤约占原发脑肿瘤的29.78%。WHO将胶质瘤按恶性程度分为4级,其中以高级别胶质瘤(WHO III-IV级)居多,约占所有胶质瘤的77.5%。目前对于胶质瘤尤其是老年、高级别胶质瘤的治疗效果尚不满意,其中胶质母细胞瘤(WHO IV级)生存时间为12.2-18.2个月。中国恶性胶质瘤诊断治疗共识和美国中枢神经系统肿瘤治疗指南都明确推荐,胶质瘤治疗的首要步骤是采取手术实现“最大程度安全切除”(Maximal Safe Resection)。高场强iMRI数字一体化神经外科手术代表了世界神经外科的未来,其借助数字化医学影像技术,数字化手术设备与显微器械,医疗信息的网络化集成与共享等关键技术,实施精确、定量、实时的颅脑手术。这是目前最安全、彻底、高效的脑肿瘤个体化外科解决方案。华山医院自2010年十月引进并建成集成了3.0T高场强术中磁共振系统的数字一体化手术室(图1-3)。由周良辅院士、毛颖院长领衔组建了一支由神经外科医师、神经影像医师、神经麻醉医师、神经电生理技术人员、数字医学研究人员、护理人员组成的跨学科临床及转化医学研究团队(图4)。至2014年底已在华山医院3T iMRI数字一体化神经外科手术室完成各类术iMRI导航手术1172例。iMRI及多模态脑功能定位技术的应用,使得脑胶质瘤的全切率从54.39%提高到83.34%(P=0.0008);并使得功能区脑肿瘤的手术致残率从15.3%下降至5.6%,围手术期死亡率为零。此外,该术中磁共振系统在非手术时段,还进行各类神经外科病人的术前诊断性扫描,术前导航计划及术后随访扫描,至2014年底共行诊断性影像扫描33485人次。
Background Intraoperative magnetic resonance imaging(iMRI) dates back to the 1990s and has been successfully applied inneurosurgery but they were low-field iMRI (<1.0T). This paper reports theclinical experience with a 3T iMRI-integrated neurosurgical suite in HuashanHospital, Shanghai, China. Methods From September 2010 through March 2012, 373consecutive patients underwent neurological surgery under guidance with 3TiMRI. A retrospective analysis was conducted regarding clinical efficiency. Results All surgery in the 373 patients was safe. Theratio of gross total resection for cerebral gliomas (n=161) was increased from 55.90% to 87.58%. The ratio of benefit inextent of resection was 39.13%. One hundred and fifty eight of the 161 gliomapatients accomplished follow-up at 3 months postoperatively. Twenty of 161patients (12.42%) suffered from early motor deficit after surgery. Late motordeficit was however observed in five of 158 patients (3.16%). Twenty-one of 161patients (13.04%) had early speech deficit and late speech deficit was onlyobserved in six of 158 patients (3.8%). The ratio of gross total resection forpituitary adenomas (n=49) wasincreased from 77.55% to 85.71%. The ratio of benefit in extent of resectionwas 10.2%. There were no iMRI-related adverse events even for patients whounderwent awake craniotomy. Conclusion The 3T iMRI integrated neurosurgical suite provides high-qualityintraoperative structural functional and functional imaging for real-time tumorresection control and accurate functional preservation, resulting in animprovement in maximal safe brain surgery.
美国波士顿儿童医院神经外科的Mohammed A. Fouda等通过分析儿童颅咽管瘤病例资料,提出术后MRI的监测方案,提高肿瘤复发或进展的检出率,同时精简MRI扫描次数,降低医疗成本。文章发表于2020年10月的《Childs Nerv Syst》在线。——摘自文章章节研究背景颅咽管瘤是起源于胚胎发育过程中颅咽管残存的鳞状上皮细胞的良性肿瘤。颅咽管瘤全切除(GTR)可提高生存率,但由于肿瘤毗邻重要神经血管结构(如视交叉和下丘脑),GTR难度较大;GTR术后的并发症(如垂体功能减退、视力减退以及下丘脑-垂体-靶腺轴功能和神经认知功能障碍)发生率和复发率较高。辅助放疗可提高肿瘤控制率,但可能引起严重不良发应(如神经认知功能障碍,继发性恶性肿瘤和脑血管疾病)。美国波士顿儿童医院神经外科的Mohammed A. Fouda等通过分析儿童颅咽管瘤病例资料,提出术后MRI的监测方案,提高肿瘤复发或进展的检出率,同时精简MRI扫描次数,降低医疗成本。文章发表于2020年10月的《Childs Nerv Syst》在线。研究方法研究者回顾性收集分析1990年至2017年就诊于波士顿儿童医院的颅咽管瘤病例资料。共纳入80例颅咽管瘤患儿,其中男性43例,女性37例;平均年龄为8.6±4.4岁。平均随访10.9±6.5年。术前患儿均行MRI平扫+增强成像检查。80例鞍上肿瘤中,向鞍内生长42例(52.5%),累及三脑室底部13例(16.25%),向脑室内生长33例(41.25%)。肿瘤最长径中位数36.5mm。绝大多数肿瘤为囊性和实质性混合型;单纯囊性8例(10%)。术前CT和手术记录显示所有肿瘤均有钙化灶,其中钙化灶较小52例(65%),钙化灶较大28例(35%)。研究结果38例(47.5%)患儿肿瘤GTR;42例(52.5%)次全切除术(STR)。术后20例辅助放疗(XRT)。所有患儿均行术中MRI或术后24h内MRI检查。MRI检查显示,38例(47.5%)无肿瘤残留,21例(26.25%)有实质性肿瘤残留,14例(17.5%)有囊性肿瘤残留,7例(8.75%)部分囊性与实质性肿瘤残留。17例(21.3%)患儿视力障碍加重,11例(13.7%)视力改善,其余52例(65%)视力稳定;5例新发视力障碍,12例新发视野缺损。70例(87.5%)出现垂体功能减退,其中45例在初诊时有一种以上垂体激素缺乏。70例(87.5%)出现尿崩症,其中11例在初诊时有尿崩症。48例(60%)患儿末次随访时出现肥胖,其中28例在初诊时体质指数(BMI)正常。26例(32.5%)患儿发生认知障碍和学习障碍。25例(31.2%)心理障碍。30例(37.5%)在3-108个月,中位12.75个月时,出现肿瘤复发或进展,其中76.6%发生在术后两年内。9例(23.6%)肿瘤GTR患儿出现复发或进展的时间为9.1-48个月,中位27个月;2例(10%)肿瘤STR+XRT患儿出现复发或进展的时间94-118个月,中位101个月;19例(86.3%)肿瘤仅行STR患儿出现复发或进展的时间3-22.4个月,中位8.9个月。仅行STR与肿瘤复发/进展的时间最短相关(P=0.001)。从首次MRI显示肿瘤复发/进展到再次手术的时间为1周-63个月,中位5.9个月。肿瘤切除程度显著影响复发/进展的风险比(HR),肿瘤切除越多,HR越低。与行GTR的患儿(HR=2.56;95% CI,0.40-16.21;P=0.318)相比,仅行STR、未进行任何辅助治疗的患儿HR明显升高(HR=40.23;95% CI,7.65-211.6;P<0.001)。此外,钙化灶较小的肿瘤复发/进展的HR较高(HR=6.06;95% CI,1.6-23.1;P=0.008)。根据治疗方案分层的无进展生存期(PFS)分析表明,仅行STR的患儿肿瘤进展风险最高(P<0.001)。GTR与STR+XRT的患儿肿瘤复发/进展的风险无明显差异(P=0.203)。患儿共进行1020次MRI扫描;包括术中26次(2.54%),术后54次(5.29%),症状加重26次(2.54%),常规监测914次(89.63%)。每例患儿2-32次,平均12次,MRI平扫加增强的费用为5649美元;80例患儿在整个病程中,MRI扫描的总费用为5,761,980美元,包括术后随访10年878次MRI扫描费用4,959,822美元。根据治疗方案分层分析,38例肿瘤GTR患儿每例MRI扫描7-17次,中位数12次;20例肿瘤STR+XRT患儿每例MRI扫描8-19次,中位数14次;22例仅行肿瘤STR患儿每例MRI扫描8-19次,中位数14次。肿瘤GTR的患儿中,9例肿瘤复发患儿每例MRI扫描13-19次,中位数17次;29例肿瘤无复发患儿每例MRI扫描7-14次,中位数为8次(P=0.012)。20例STR+XRT的患儿中,2例肿瘤进展者每例MRI扫描11-32次,中位数22次;18例无进展者每例MRI扫描7-19次,中位数14次(P=0.313)。在22例仅行STR的患儿中,19例肿瘤进展患儿每例MRI扫描8-20次,中位数为16次;3例肿瘤无进展患儿每例MRI扫描3-13次,中位数11次(P=0.179)。30例(37.5%)患儿肿瘤复发/进展,其中26例再次手术。整个病程中进行467次MRI扫描,仅82次(17.2%)MRI扫描显示肿瘤复发/进展。30例肿瘤复发/进展患儿中,23例(76.6%)发生在术后2年内,5例(16.6%)在术后3-5年和2例(6.8%)在术后10年左右。根据治疗方案模式分层,肿瘤复发/进展的时间存在显著差异。STR+XRT的患儿肿瘤进展倾向于术后8-10年发生,仅STR的患儿倾向于在术后1年内发生。肿瘤GTR的患儿倾向于在术后15-36个月发生。由于绝大多数肿瘤复发/进展均无明显临床症状/体征,该研究推荐按照治疗方案模式分层,进行术后MRI成像监测:肿瘤GTR的患儿于术后0、9、15、36、48和60个月进行MRI检查;仅行肿瘤STR的患儿于术后0、3、6、12、18和24个月进行MRI检查;肿瘤STR+XRT的患儿于术后0、3、12、72、96和120个月进行MRI检查。假设肿瘤复发/进展检出的实际时间是早期影像学表现的时间(±1个月),使用该MRI监测方案,能够及时检出7例(77.7%)行GTR术后肿瘤复发的患儿,其余2例延迟6-9个月,中位数为7.5个月检出;及时检出16例(84.2%)仅行STR术后肿瘤进展的患儿,其余3例延迟3-9个月,中位数6个月检出;2例行STR+XRT术后肿瘤进展的患儿,延迟检出的中位数为2个月。此外,对于延迟检出肿瘤复发/进展的患儿,从MRI诊断到治疗的时间为3.3-41个月,中位数10.7个月。结论该研究结果表明,儿童颅咽管瘤即使全切除,肿瘤复发/进展的风险仍然很高,而且绝大多数肿瘤复发/进展无明显症状。作者推荐的术后MRI成像监测方案能够及早检出肿瘤复发/进展的同时,大幅度减少MRI扫描次数,降低50%医疗费用,减轻患儿及家属对于频繁MRI扫描的心理负担。以上转自 神外咨询http://www.medtion.com/info/18998.jspx
【新民网·最新报道】4月6日上午,华山医院神经外科手术室,吴劲松教授团队从一名20岁小伙子的脑袋中完整取出了一条还在不停蠕动的白色蠕虫——裂头蚴,证实了手术前的诊断——脑裂头蚴病。据介绍,这名20岁的小伙子来自江西。儿时常在当地农田里玩耍,喝过生水,也曾吃过田螺。8年前不明原因发生癫痫,靠抗癫痫药物控制,但在当地反复诊治,无明显好转,曾疑诊脑寄生虫,而抗寄生虫治疗不甚正规,所以并没有明显好转。去年,小伙子逐渐出现了语言障碍。来沪后,经过血液和脑脊液检查,医生发现其裂头蚴病抗体都呈阳性,临床拟诊为脑裂头蚴病,并将其收住入院。那么,这么长的一条虫,是怎么进到小伙子的脑袋里的呢?复旦大学上海医学院寄生虫病专家毛佐华副教授介绍说, 有一种寄生虫叫曼氏迭宫绦虫,其成虫主要寄生于猫、犬等动物体内,偶尔寄生于人体。长约1米,头如纺锤型,有一对吸槽。“幼虫称裂头蚴,呈长带形,白色,大小不一,头端膨大,中央有一明显凹陷,身体具不规则横皱褶,活时伸缩能力强。裂头蚴在宿主的皮下组织、肌肉、结缔组织或体腔内寄生时由纤维膜包绕形成小囊。如寄生于人体,则引起曼氏裂头蚴病。”毛佐华副教授说,曼氏迭宫绦虫生活史比较复杂,需经3个宿主。终宿主为猫、犬及食肉野生动物;第一中间宿主为剑水蚤;第二中间宿主为蛙;蛇、鸟、猪、犬和猫等多种脊椎动物为转续宿主;人主要作为转续宿主和第二中间宿主。据专家介绍,曼氏裂头蚴病是我国重要的食源性寄生虫病之一。曼氏裂头蚴病全球分布,多见于东亚和东南亚各国,我国也有多地的病例报道。曼氏裂头蚴病的传染源广泛,包括哺乳类动物、水中的昆虫(如剑水蚤)、蛙、蛇和鸟类等。人体感染裂头蚴的主要方式广泛,包括食用生的或未煮熟的蛙、蛇、鸡、猪等动物肉;局部敷贴生蛙肉及蛇肉;饮用生水或游泳时误吞湖、塘水感染的剑水蚤,水中的原尾蚴也可从皮肤粘膜直接侵入人体。裂头蚴感染人体后,可在人体组织中长久移行。潜伏期长短不一,临床表现也不尽相同。主要分为5种:1.皮下裂头蚴病:较常见,多累及四肢、腹壁、外生殖器、胸壁、乳房等,甚至全身各处。2.眼裂头蚴病:较常见,多累及眼睑或眼球,常为单眼发病。3.口腔颌面部裂头蚴病:常累及口腔及颊部。4.脑裂头蚴病:常侵犯额叶、顶叶,也可侵犯颞叶、外囊、内囊、小脑和基底神经等部位,临床表现酷似脑瘤症状。5.内脏裂头蚴病:较为罕见,可涉及多个组织和器官。专家表示,裂头蚴病的诊断比较困难,误诊率高。患者的病史、居住环境、生活方式、饮食习惯及临床表现有助于诊断。确诊主要靠从局部检获虫体,进行鉴定后得出。影像学、免疫学及分子生物学等诊断可作为辅助诊断。治疗则以手术摘除虫体为主。若获得虫体,应检查头节是否完整;若未见头节,应随访,谨防复发。专家特别提示,远离裂头蚴病,不吃生肉或未煮熟的动物肉,不敷贴生蛙肉及蛇肉,不饮用生水,不在剑水蚤污染的湖、塘中游泳。(通讯员 邱天明 陈勤奋 新民晚报新民网记者 李若楠)
现代科学研究已经让人们对大脑了解了很多,但仍有更多属于未知。在进一步探索前必须要了解脑功能研究的历史,知道人类是通过哪些方法一步一步掀开大脑的秘密的,这才能有助于我们进一步了解它。本节将以时间轴简述脑功能研究的重要历史事件,从而体会脑功能研究的技术方法及其科学进程。相对比较客观地进行大脑功能探索的历史至今有200多年。在此之前,无论是公元2世纪的“气体学说”,还是公元4世纪末的“脑室学说”,都是建立在主观推断上的,缺乏解剖和结构依据。最初利用详尽的解剖知识修正了统治学术界一千多年的“脑室学说”的当属韦萨留斯(A.Vasalius),他在1543年发表了解剖论著,详细地介绍了大脑解剖知识,从而促进了之后的学者从大脑结构来探索脑功能。到十八世纪初,解剖学家加尔(F.J.Gall)和他的学生J.G.施普尔茨海姆(J.G. Spurzheim)在他们的六卷本的《神经系统解剖学和生理学》中提出大脑存在着发展不同程度的皮层区域,它们负责不同的脑功能。虽然这在之后的数十年内被施普尔茨海姆以“颅相学”进行总结和宣传,这虽未被科学家所真正认可,但是他们的工作促进了人类以大脑的结构为基础去认识和研究大脑的功能,从今天看来有着划时代的科学意义,也是之后所有科学家研究脑功能的理论依据和研究方法。进入到19世纪,随着显微镜的发明、细胞学说的建立、大脑解剖的逐渐成熟,脑功能研究发展迅速。罗兰图(Luigi Rolando)不仅描述了分隔中央前后回的中央沟,还将高级的心理机能定位于大脑之内。而比罗兰图更准确地说明大脑和人类心理认知之间关系的是弗卢朗·皮埃尔(Flaurens Pierre),他通过动物实验,对不同的脑结构进行摘除法,观察各部分的脑功能,他认为脑功能都是等势的,脑是通过统一的整体进行工作的。他的研究开创了以动物实验方法对不同的脑结构进行功能研究,所以他成为脑生理学的创始者。临床医生对患者的仔细观察也使得人脑功能研究取得了突破性的进展。法国神经病临床医生P.布洛卡(P.P.Broca)1861年发现一个失语症病人与左脑额叶后部病变有关,把口头言语的丧失和脑局部损伤联系起来,于是该脑区域被命名为Broca区,是运动性语言皮质。1874年韦尼克(Wernike)描述了一例左颞上回后部病变的病人虽能够完全正确地发音,但说出的话语无伦次,语言的理解能力有障碍,该脑区被命名为Wernike区,是感觉性语言皮质。几乎在相同时代,1870年,德国精神病学家G.弗里奇(Gustav Fritsch)和E.希齐希(Eduard Hitzig)首次用电刺激狗的大脑半球前半部分的不同区域,获得对侧身体肌肉群的收缩运动,找到了5个不同的运动点;而刺激半球的后半部却得不到肌肉的运动,证实了大脑中有各司其职的运动中枢。此后,英国神经学家D.费里尔(David Ferrier)于1876年发表了《脑部功能》(The Functions of the Brain),他在猴、狗等动物脑上重复了弗里奇和希齐希的电刺激实验结果,确立了脑的感觉和运动功能定位的原则。第一个在人脑上进行电刺激的是美国脑外科医生R.巴塞洛(Roberts Bartholow),他在1874年在一个头骨上有一溃烂部分并露出脑膜的病人的大脑皮层上进行了电刺激的试探,详细地描述了弱电流能在部分皮质区域进行刺激可引起部分肌肉的收缩,在另外部分皮质区域进行刺激,可伴有主观的感觉,而强电流会引起患者口吐白沫,肢体痉挛等症状。进入20世纪,无论是美国的H.库欣(Harvey Cushing),还是加拿大神经学家和神经外科医生 W. G.潘菲尔德(W.Penfield),都通过大量的电刺激人脑的方法,进行了脑功能的精确定位。潘菲尔德的小矮人身体模型图(homunculus)精确描绘了大脑运动、感觉、视觉等皮质的分布特点,至今仍是经典。他所采用的就是头皮局麻的唤醒手术中直接皮质电刺激技术(DCS)。在20世纪两次世界大战中脑部受伤的病例也为人类观察自身大脑提供了大量的资料。因此,无论是对脑部损伤病人的观察,还是通过电刺激脑皮质研究脑功能的方法,都是直接或间接有创、相对直观、说服力强。随着20世纪科学技术的发展,脑电图的采集和应用、影像技术的发明、电生理技术的逐步规范化,使得人类可以无创地观察脑结构和研究脑功能。20世纪20年代末脑电图(EEG)技术的诞生,到60年代由其发展而来的事件相关电位技术(ERP),以及脑磁图的发明(MEG),能通过实时记录与脑功能相关的事件发生时脑电的变化情况。随着正电子发射断层扫描术(PET)、功能磁共振成像技术(fMRI)和近红外光谱成像技术(fNIRS)的发明,可以通过观察和测量人脑在完成某一特定任务时脑部血流量、糖代谢、氧消耗等变化情况,从而进行脑功能的定位和脑网络的研究。21世纪的神经生物学的快速发展使得单细胞记录、多细胞记录、阵列电极记录等细胞电活动测量技术、组织化学的神级递质测量技术等使得科学家能在细胞及分子水平上研究脑功能。以上对于脑功能研究历史的回顾将帮助我们更好地将脑功能研究应用到临床实际工作及脑科学探索中去。技术互补才能更好地将脑功能成像应用于胶质瘤临床胶质瘤手术的术前术中脑功能定位是保护患者神经功能、降低术后致残率的关键。不同脑功能定位技术各有利弊,如何将这些技术准确地应用到个体化手术中去,是值得研究的课题。本节将概述各项技术并讨论它们各自的优劣。从上一节有关脑功能成像至今的发展历史可把脑功能成像技术大致可分两大类:电生理技术和测定脑内局部代谢或血氧成像技术。前者是相对直接的测定技术,包括:EEG、MEG、经颅磁刺激(TMS)、DCS;后者是相对间接的测定技术,包括:PET、SPECT、fMRI、fNIRS。电生理技术从成像原理上更反映神经电活动,PET和SPECT是通过脑局部化合物代谢间接反映脑功能,fMRI和fNIRS则是通过检测局部脑血管内血红蛋白水平间接反映脑功能变化情况的。各自以上各种技术在脑功能定位的特点详见表1。电生理技术(直接)脑内局部代谢或血氧成像技术(间接)EEGMEGTMSDCSPETSPECTfMRIfNIRS优点直接反映神经电活动,可较长时间检测,便宜,可移动直接反映神经电活动,时间分辨率高;探测器与头皮无接触直接反映神经电活动,可进行深部刺激,本身可作为一种治疗手段直接,实时反映反映脑皮层功能,可用于浅表和深部刺激放射性试剂用量较低,影像的高对比度,放射性 同位素的快速衰变放射性同位素更长半衰期,用量小,检测流程相对简单没有放射性损害,较高的空间分辨率,能进行多模态脑成像同时反映去氧和氧合血红蛋白,可同时检测多人,测试时间可较长缺点需要戴电极帽,空间分辨率低,不能探究脑深部神经活动昂贵,对环境屏蔽要求高,空间分辨率较低,只能探测浅部脑皮层需要严格设置刺激频率等参数,仍有一定的安全性问题需要开颅后完成,较高的癫痫发生率,不能进行全脑检测需要静脉注射同位素造影剂,昂贵,不能进行多模态脑成像需要静脉注射同位素造影剂,同位素衰变较慢,不能进行多模态脑成像时间分辨率略低,仅对去氧血红蛋白敏感,受磁场环境和线圈的影响较大只能反映浅表脑皮层,空间分辨率较低,需要佩戴红外光探头帽表1 脑功能定位技术的特点目前胶质瘤的围手术期脑功能定位的方法以两者结合,个体化应用于不同的病例,进行精准脑功能定位和保护。多模态功能影像学是术前脑功能定位的最主要方法胶质瘤术前的脑功能定位技术包括多模态功能影像技术、EEG、MEG、PET等。其中,多模态功能影像是临床上使用最广泛的技术。目前,功能影像新技术的迅猛发展使术前脑功能定位实现了从二维成像到三维立体重现,从结构与功能分离到两者融合,从定位初级脑功能到定位高级认知功能,从基于任务态功能成像到静息态功能成像。多模态功能影像包含了:常规的结构影像,基于弥散张量成像(DTI)技术的纤维束示踪成像,基于血氧水平的任务态功能磁共振和静息态功能磁共振成像。常规结构影像是术前判断胶质瘤和功能区关系的首要影像资料,常规影像能提供大脑脑沟脑回的信息,初步判断肿瘤生长方式,侵袭范围以及可能和哪些功能区有关,以此来决定进行哪些技术来进行更准确的脑功能定位。在术前仔细阅读常规影像时必须密切结合患者的临床表现,比如详细询问术前的症状及其病程,了解癫痫的先兆发生部位,详细的神经系统体格检查评估术前神经功能状况,这些均有助于术前脑功能的定位和与病灶关系的评估。DTI是定位皮层下纤维束的重要工具,可以在术前通过示踪技术构建出锥体束、弓状纤维、视辐射等重要传导束,帮助神经外科医生在术前了解病灶和纤维束的空间解剖关系,制定术前计划,指导术中皮层下电刺激的范围和方向。我们之前的随机对照研究发现,应用DTI导航技术能降低胶质瘤术中锥体束医源性损伤,减少术后运动功能障碍。而弓状纤维的成像能帮助我们改善术后语言功能障碍的发生率。值得注意的是,由于DTI示踪成像技术可变因素较多,成像结果也有较大的不确定性,如何区分不同功能的纤维束,如何评估因病灶挤压而变形的纤维束的真实走形和功能,如何正确进行示踪参数的设定,都将是未来的研究方向。传统的BOLD技术都是基于任务态的,胶质瘤术前运动任务BOLD和语言任务BOLD已成为功能区肿瘤切除术前常规功能影像。BOLD扫描时的运动或语言任务设计都已有了比较成熟的范式。运动BOLD定位运动区的准确度较高,而语言BOLD显示语言区的敏感度和特异度都略低。近来,静息态BOLD正逐步应用到胶质瘤外科的脑功能定位中来。对于术前不能配合任务完成的患者,静息态BOLD就发挥了优势,不仅不需要患者的配合,还可以一次扫描定位多个脑功能。两者可以互相补充,为术前脑功能定位提供更多的信息。然而,BOLD成像技术是基于统计法,就存在假阳性和假阴性,是神经外科医生必须注意的。多模态影像技术是将常规的结构影像,显示传导束的DTI影像和显示功能皮层的BOLD影像进行融合,进而三维成像。但是影像学是间接显示脑功能的技术,不代表真实的神经元电活动,不能取代电生理技术,它的临床价值更多地体现在术前更全面地评估病灶和脑功能皮层和皮层下传导束的空间解剖关系,帮助神经外科医生制定术前计划,了解术中可能接近到的重要脑功能区域,作为电刺激的重点,减少不必要的电刺激,降低因电刺激带来的癫痫发生率。电生理技术仍是术中脑功能定位的最可靠标准从脑功能研究的历史中我们就能发现,电生理技术从一开始就是脑功能定位的重要技术,如今的脑功能皮层的概念和知识大多也是来源于电生理技术。如今,随着电生理技术的规范化和普及,已成为功能区胶质瘤手术中功能定位和监测的常规技术手段,目前也是术中脑功能定位的最可靠标准。体感诱发点位(SEP)可以利用诱发点位的位相倒置来确定中央沟,也是脊髓内胶质瘤切除术中监测脊髓节段和脊神经功能的方法;运动诱发点位(MEP)可用于术中运动区的定位和肿瘤切除过程中的运动通路的监护;直接皮质电刺激可用于术中运动皮质和语言皮质的定位;直接皮质下电刺激可用于运动通路和语言通路的定位。在利用术中电生理技术进行脑功能定位和监测时需要注意的是:(1)做好可能引起的癫痫的处理准备,包括麻醉药物的准备,冰盐水的冲洗、头架的妥善固定、皮层下电刺激时远离皮层等;(2)需要麻醉的密切配合,包括镇静药和肌松药的使用,确保电生理结果有准确的参考价值;(3)语言皮质定位时唤醒麻醉技术的成熟是安全的保障;(4)电生理技术也并非完全准确,而且在监测过程中会有延迟,需准确解读和判断电生理的结果;(5)有效结合解剖和功能影像的资料,将有助于提高电生理定位脑功能区的效率,降低癫痫等不良事件的发生。近来,术中磁共振的应用使得术中实时功能影像数据的采集和应用成为可能,术中唤醒的任务态磁共振以及全麻术中的静息态功能磁共振都可能提供实时功能区的信息,减少脑移位引起的误差。术中皮层-皮层电生理监测技术的应用可以帮助神经外科医生进行皮层及皮层下功能网络的定位及科学研究。术中实时皮层脑电记录不仅是癫痫相关肿瘤外科的重要监测技术,也是脑功能研究的重要技术手段。脑功能真的能被精确定位吗?随着全球各大脑计划的立项,脑功能连接组研究的启动,脑网络概念的提出,围绕我们对脑功能定位这一问题的未知变得越来越多:脑皮质与某种脑功能是一一对应关系么?脑网络是如何运作实现脑功能的?这些脑网络实现脑功能的结构解剖及细胞分子水平的机制是什么?在肿瘤切除前脑功能受到了怎样的影响?肿瘤切除后脑功能是否重塑及发生了怎样的重塑?我们进行ERP、fMRI等方法进行脑功能定位时任务设计是否合理,时空分辨率如何同时提高?脑功能连接的属性除了连接强度,投射方向以外,还有什么特殊属性?以上这些问题的回答,可能需要研发出更高时空分辨率的技术,需要将各种技术互补并结合,不仅用于脑科学的研究,同时应用于临床诊治中。神经外科医生拥有利用各种技术和人类大脑面对面的优势,如何探索并保护好大脑,是永恒不变的课题。参考文献1. 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近来,在胶质瘤诊断和鉴别诊断时,出现了许多新的影像诊断序列和方法,包括弥散张量成像(DTI)、磁共振波谱成像(MRS)、磁共振灌注成像(PWI)、正电子发射计算机断层显像PET-CT或PET-MR等。然而,传统影像仍然是我们诊断胶质瘤的最重要参考依据。胶质瘤的起源,肿瘤细胞生长和浸润方式,病理生理特征,对治疗的反应等都决定了其在影像上的最基本特点。在诊断胶质瘤时,首先必须结合患者的临床表现,神经系统体格检查,实验室化验指标等。在利用多模态影像进行病灶的定性时,要考虑病灶的部位(脑内/脑外),病灶起源(单个/多个),病灶的生长特性(浸润性/膨胀性/萎缩性),病灶的内部质地(松散/紧密),病灶的血供(富血供/乏血供),病灶周围的水肿(有无水肿,水肿特点),对周围纤维束的影响(挤压/破坏),代谢特点(代谢物及指标)等。DTI、MRS、PWI、PET等特殊影像将在其它章节论及,本章节仅强调头颅CT及常规头颅MRI序列在胶质瘤诊断上的价值。CT可用于发现病灶,胶质瘤在CT上多表现为低密度灶,边界欠清。但当肿瘤有出血或钙化时可表现为高密度。在急诊有出血病灶怀疑肿瘤卒中须行急诊手术时,增强CT可以帮助进一步判断是否为肿瘤及肿瘤的边界。胶质瘤在MRI平扫上,表现为T1W等或低信号,T2W高信号。T2FLAIR在发现病灶及显示病灶边界上更敏感,是目前进行低级别胶质瘤边界确定的成像序列。当胶质瘤有囊变、坏死、出血等病理改变时,MRI信号常变得不均匀。DWI可以帮助鉴别炎症及脑脓肿。由于炎症病灶里的细胞密度远低于肿瘤,所以胶质瘤在DWI的影像上的信号略高于炎症。脑脓肿时脓液里的水弥散受限,所以其DWI信号往往较高,可以与高级别胶质瘤坏死成分相鉴别。T1增强影像是判断肿瘤性质、边界、恶性程度的重要参考依据。环形强化多提示胶质瘤恶变,其中出现坏死或囊变时强化灶内壁多不均匀,以之与脑脓肿鉴别。需要注意的是,少数高级别胶质瘤也可无明显强化或只存在少许散在强化;而少数良性胶质瘤,如毛细胞型星形细胞瘤也可伴有明显强化。T1增强MRI是目前进行高级别胶质瘤边界确定及胶质瘤随访的成像序列。磁共振波谱分析(MRS)可为胶质瘤的诊断提供重要的参考依据脑内肿瘤与非肿瘤性病变的鉴别是制订治疗策略的关键。磁共振波谱分析技术是磁共振代谢影像的重要检测序列。近来,MRS的检测技术发展迅猛:从单体素发展到多体素;从二维显像到三维重建;从少数几个单一化学位移指标的检测到多个指标的定量协同检测;从术前疾病性质判断到术后随访观察,都使MRS的临床应用价值逐步体现出来。目前,在胶质瘤的围手术期诊疗中,MRS更是发挥了巨大的作用。首先,我们多以胆碱/N-乙酰天门冬氨酸(Cho/NAA)的比值作为鉴别胶质瘤的重要参考依据。在我们以往对该比值与胶质瘤穿刺病理的比较研究中发现,该比值是0.5,1.0,1.5和2.0在判断病灶是高级别胶质瘤的可能性分别38%,60%,79%,90%,是低级别胶质瘤的可能性分别为16%,39%,67%,87%。由此,Cho/NAA的比值不仅可以帮助我们诊断胶质瘤的可能性,我们也可用该比值来勾勒肿瘤的代谢边界,为肿瘤的切除范围提供相应参考。第二,胶质瘤切除术后进行辅助治疗时,我们也会借助MRS来判断,结构像MRI出现强化表现是胶质瘤真性或假性进展。最经有研究报道,Cho/NAA的比值在复发肿瘤的平均值是2.72,在放射性坏死的比值为1.46,p值小于0.01,胆碱/脂质(Cho/Lipid)的比值在复发肿瘤为2.78,在放射性坏死为0.6。第三,由于异柠檬酸脱氢酶(IDH)的基因突变与2-羟基戊二酸(2HG)有明显相关性,在2012年Nature Medicine杂志上就报道了,MRS可以检测到2-HG,同时由MRS检测到的2-HG阳性的肿瘤标本中也检测到了2-HG浓度的升高,也证实了这种2-HG浓度升高的肿瘤与IDH-1或IDH-2基因突变的相关性。由此MRS检测2-HG的出现为胶质瘤的诊断提高到了蛋白甚至基因水平。第四,多体素三维MRS的应用为脑内病灶穿刺活检提供了更为可靠的靶点选择的依据。对于诊断不明的脑内病变,进行导航下细针穿刺活检手术时,MRS的代谢影像可作为靶点选择的参考依据之一,从而使穿刺活检手术更有针对性,更大机会获得可靠的穿刺结果。然而,在利用MRS进行胶质瘤的诊断与鉴别诊断时需要注意的是:1)现有的MRS技术本身具有不稳定性,尤其在有病变的区域、接近颅骨的区域、脑室周围等稳定性较差。在利用MRS进行判断时,首先要看基线的稳定性;2)借助MRS可以帮助判断的是肿瘤与非肿瘤,而不在于肿瘤良恶性程度,肿瘤的性质以及肿瘤的级别。所以在利用其诊断胶质瘤时前提是结构影像,基于结构影像的MRS图像才有参考价值;3)在利用MRS鉴别胶质瘤复发和假性进展时,需与患者的临床表现,增强MRI的结构影像、磁共振灌注成像等相结合,不可依据单一的MRS结果进行判断并指导治疗。rCBV可用于观察肿瘤的血流灌注情况磁共振灌注成像PWI已逐渐应用于颅内病灶血流灌注成像的观察。它能提供肿瘤的血流状况以及血脑屏障的破坏程度,可用于胶质瘤的术前诊断和鉴别诊断,用于胶质瘤穿刺术中的靶点选择,用于胶质瘤术后复发与放射性坏死的鉴别,评估肿瘤新生血管抑制性药物对复发胶质瘤的疗效等。rCBV(相对脑血流量)是相对脑血流量的检测,它是建立于病灶与正常脑组织的比较中得到的结果。目前有两种比较方法,一是将病灶与病灶镜像区正常脑组织进行比较,另一是将病灶与正常大脑白质区域进行比较,两者孰优孰劣,目前尚无定论。在实际应用中,rCBV除了用来鉴别肿瘤与非肿瘤性病变以外,也多用于鉴别诊断其它同样表现为强化的肿瘤,例如鉴别高级别胶质瘤与中枢神经系统淋巴瘤,前者的肿瘤实质部分往往因为富含新生血管,血流量往往较大,表现为高灌注,后者由于是由密集的淋巴瘤细胞组成,血管并不丰富,较胶质瘤表现为低灌注;例如鉴别复发胶质瘤和肿瘤假性进展,前者由于肿瘤复发伴有大量新生血管生成,多表现为高灌注,而后者以放射性坏死组织为主,多表现为偏低灌注;再例如鉴别高级别胶质瘤和脑转移瘤,前者瘤周水肿中有大量肿瘤细胞浸润,瘤周组织的rCBV值往往较高,而后者瘤周水肿多以血管源性水肿为主,瘤周组织的rCBV并不高。目前PWI成像有多种成像方法,有基于T1的序列和基于T2的序列,有打造影剂和不打造影剂的序列,在数据处理和结果分析方法上也不尽相同。所以,在胶质瘤的诊断上如何正确应用PWI,使其更稳定,结果更可靠是以后的研究方向。DTI是胶质瘤术前评估皮层下通路与病灶关系的重要手段脑功能的实现除了正常的脑皮层功能以外,也同时需要传导通路的完整,包括锥体束、弓状纤维、视辐射等。所以在胶质瘤术前准确预判瘤周重要功能纤维束与肿瘤的关系,对于术中保护有着重要意义。基于DTI的纤维束示踪成像技术能帮助神经外科医生了解术中可能接近的纤维束,并可以之设计手术入路。目前,已有越来越多的研究通过皮层下电刺激来验证DTI显示的传导束的可靠性。华山医院神经外科的研究结果显示,DTI显示的锥体束与皮层下电刺激阳性位点之间的距离约为8mm左右,其敏感度和特异度都达90%以上。国外有研究显示,DTI显示语言传导通路与皮层下电刺激阳性位点的符合度为80%左右,两者之间的距离约为6mm。目前尚未见报道视觉通路和皮层下电刺激的研究,但有体外动物实验研究证实DTI显示的视觉通路和真实解剖间有较好的相关性。由于纤维束及肿瘤生长的特性,在肿瘤的内部鲜有传导束穿过。在我们以往的纤维束示踪成像的实践中,如将种子点设于肿瘤实质部分,是不能追踪到纤维束的。而在肿瘤的周边,追踪到的纤维束也往往包绕肿瘤或连接到远处。由此,我们可以藉此鉴别肿瘤和非肿瘤病变,作为我们对疾病诊断的参考依据之一。另外,也有不少研究提示用各向异性分数来进行胶质瘤的鉴别诊断。值得注意的是,DTI示踪成像受很多因素影响,包括扫描参数,后处理方法,阈值的设置,种子点的选取等等。所以该技术虽在很大程度上提供了病灶和纤维束关系的信息,但并不能完全倚赖其进行胶质瘤手术中切除程度的确定,皮层下电刺激仍是目前确定运动或语言通路的金标准。近来,高角度、多张量DTI示踪成像技术、弥散光谱成像(DSI)等技术的发展,将为人脑传导束研究提供更为准确的信息。静息态BOLD是任务态BOLD在胶质瘤术前脑功能定位中的有效补充精准胶质瘤外科的前提是精准的脑功能定位,它能有效降低术后的致残率。BOLD技术是术前脑功能定位的重要影像技术。已有大量的研究证实基于运动、语言等任务的BOLD成像能有效定位脑功能皮层,并能与术中皮层电刺激结果较好吻合。利用任务态BOLD进行脑功能定位的准确与否与任务的设计,患者的配合程度等密切相关。然而,在患者术前已有部分神经功能缺失,或患者不能理解并配合任务的完成等情况下,BOLD的采集和成像将不能完成。近来,静息态BOLD技术已被逐步应用于脑功能的定位中,其优势在于:无需患者配合完成任务,一次扫描多个脑功能区成像,在麻醉状态下也能进行成像等。目前,应用于神经外科术前定位的静息态BOLD的数据处理方法主要有功能连接法和独立成分分析法,而在我们的实际应用中发现,功能连接法相对稳定且可靠。我们近期的研究显示,利用功能连接法进行脑功能定位时,静息态BOLD和传统的运动BOLD显示运动区的吻合度较好。我们应用运动皮层电刺激来验证静息态BOLD,其显示运动区的敏感度和特异度分别达90.91%和89.41%。而在语言区的定位中,静息态BOLD较传统的语言BOLD未显示明显的优势,但仍是不能配合完成语言任务BOLD扫描的患者进行术前语言功能定位的重要补充手段。静息态BOLD和任务态BOLD都是利用血氧水平依赖的磁共振成像,其不能直接反映神经元电信号。所以在数据采集、分析、解读上都有可能导致结果的误判或定位的模糊。虽然其仍是胶质瘤术前进行脑功能定位方法中无创、相对可靠、简便、快速的方法,但我们仍需谨慎理解和应用获得的图像。静息态BOLD是任务态BOLD的有效补充,两者可以相辅相成,为脑功能定位提供更多参考信息,使我们在术中进行皮层电刺激时更有针对性,减少因电刺激引起的癫痫发生率,也让神经外科医师了解术中可能的功能区方位及其与病灶的关系。BOLD成像技术的发展将能更好地应用于精准胶质瘤手术。基于不同显像剂的PET是胶质瘤诊断的重要辅助工具随着PET技术的不断发展,越来越多的显像剂已不断应用于临床,在胶质瘤诊断上也发挥着越来越重要的作用。既往的18F-FDG(18F-氟脱氧葡萄糖)的理论基础在于肿瘤的糖代谢高于周边正常组织,然而在低级别胶质瘤中肿瘤的糖代谢可能并不高于处于高代谢的正常脑组织,从而可能出现假阴性的结果。11C-MET(11C-蛋氨酸)是氨基酸类显像剂,细胞对其摄取主要与细胞表面氨基酸转运体的分布量及氨基酸的代谢有关,而脑组织并不以蛋氨酸为能量来源,正常脑组织摄取少,因此其对于胶质瘤的显像要优于18F-FDG。它的高摄取与血管密集度之间有较高的相关性,所以它的高摄取提示肿瘤新生血管的特性,也是目前用于胶质瘤诊断使用最为广泛的显像剂。18F-FET(18F氟代乙基酪氨酸)与11C-蛋氨酸生物学特性相似,也能用于胶质瘤的诊断,它的高摄取提示肿瘤的增殖。近来,神经受体显像剂开始逐渐被研究用于肿瘤的显像,其中常用的是18F-FDOPA(18F-多巴),多巴胺是外源性神经递质,通过脑内多巴胺受体调节运动功能、神经活动等生理过程。有研究发现,它的高摄取和肿瘤的增殖指数Ki-67高度相关,甚至可能用以鉴别高级别和低级别胶质瘤。18F-FLT(18F-氟胸腺嘧啶)是基因类显像剂,18F-FLT参与DNA的合成过程,是反映核苷酸代谢的药物,其摄取增加代表细胞DNA合成增加,也可用于胶质瘤的诊断。基于术中磁共振的多模态影像导航技术为胶质瘤手术保驾护航胶质瘤的手术切除程度及患者术后的神经功能状况是预后的重要影响因素。所以安全的最大范围切除肿瘤是胶质瘤手术始终遵循的原则。术前神经影像导航已从基本的结构影像导航发展到功能影像导航,代谢影像导航,帮助我们更准确地勾勒胶质瘤的边界、了解其和周边的脑功能皮层及皮层下传导束的关系,从而在术前制订手术计划。然而,术前影像导航的脑移位问题逐渐受到脑外科医生的重视,这使得术中磁共振技术应运而生。从低场强磁共振到超高场强术中磁共振的发展使得术中实时影像从低分辨率到高分辨率、从低信噪比到高信噪比,从结构影像到功能影像的实现。我们正在进行的基于3.0T术中磁共振胶质瘤手术的前瞻、随机、三盲对照研究的初步结果显示,术中磁共振能增加胶质瘤的切除程度,尤其是对于低级别胶质瘤更为显著,同时能增加胶质瘤患者的无进展生存期。由于术中磁共振同时能进行纤维束的实时成像,也能结合基于术中静息态功能影像的脑功能定位,为脑功能的保护也提供了更多的信息,让脑外科医生能更为安全地进行胶质瘤的切除。基于术中磁共振的多模态影像技术还能同时结合术中唤醒技术、术中电生理技术、术中荧光素使用,这些技术的结合应用使得胶质瘤的切除更为安全、有效,在延长患者无瘤生存时间的同时,也减少了术后神经功能障碍的发生率,提高生活质量。另外,多模态影像导航也是多灶、弥漫、深部胶质瘤病变进行穿刺活检时穿刺靶点设置的重要技术手段。我们可以选择MRS影像上Cho/NAA比值较高的部位、PWI影像上rCBV较高的部位、或者PET影像上代谢水平较高的部位进行穿刺。这样获得的标本往往位于肿瘤最密集、恶性程度相对较高的部位,这样提高了穿刺的精度和效率,而术中磁共振可实时检验穿刺靶点的准确与否。参考文献1. 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