王 維 陳 聰 王 亮

天津市第五中心醫(yī)院神經(jīng)外科 300450

膠質(zhì)瘤是顱內(nèi)最常見的惡性腫瘤，目前膠質(zhì)瘤的治療方案為最大安全限度地切除腫瘤后再接受同步放化療，最大限度地切除腫瘤可以減少腫瘤殘留，降低復(fù)發(fā)率以延長患者的生存期[1]。由于膠質(zhì)瘤侵襲性強，其生長過程中經(jīng)常向周圍腦組織侵襲，常規(guī)手段難以檢測腫瘤的邊界。隨著影像技術(shù)的快速發(fā)展，膠質(zhì)瘤的術(shù)中檢測技術(shù)也不斷更新，以幫助術(shù)者在膠質(zhì)瘤手術(shù)時更好地做出決策。近年來，由于生物信息學(xué)的發(fā)展，膠質(zhì)瘤的特異分子標志物不斷被挖掘出來，與此同時，傳統(tǒng)影像學(xué)結(jié)合這些特異分子標志物來更為精準地檢測腫瘤邊界，一些新的技術(shù)也在不斷涌現(xiàn)。本文將對傳統(tǒng)影像學(xué)及一些新興輔助檢測技術(shù)的應(yīng)用及其優(yōu)缺點進行綜述。

1 術(shù)中導(dǎo)航

現(xiàn)階段的手術(shù)輔助技術(shù)多依賴影像導(dǎo)航，多模態(tài)影像融合可以將腦組織、血管、功能、代謝影像進行融合及三維重建，引導(dǎo)術(shù)中腫瘤切除，為術(shù)中及術(shù)后腫瘤切除程度做對比。一般來說，低級別彌漫性膠質(zhì)瘤的影像范圍由T2/FLAIR界定，高級別膠質(zhì)瘤由T1對比增強界定，而代謝影像MRS 及PET將腫瘤邊界從“影像學(xué)邊界”擴大到“代謝邊界”，進一步提高了腫瘤切除率[1]。收集患者的影像數(shù)據(jù)，整合注冊到導(dǎo)航設(shè)備，術(shù)前在手術(shù)室再將整合的影像數(shù)據(jù)與患者進行匹配，術(shù)中向術(shù)者提供跟蹤和定位功能[2]。盡管這一系列的影像融合能在術(shù)前幫助術(shù)者完成定位，確定手術(shù)切除范圍，制定手術(shù)計劃，但其在術(shù)中卻因不可避免的腦移位而受到限制。Ian J Gerard等對術(shù)中腦移位做了綜述[3]，他將引起的原因分為物理、手術(shù)及生理因素，隨著手術(shù)的進行，可能發(fā)生導(dǎo)航設(shè)備的偏移，腦脊液、腦組織的丟失等都可能引起術(shù)中的定位與術(shù)前的影像數(shù)據(jù)發(fā)生偏移，不同腦部位出現(xiàn)的平均偏移量為1.2～20mm，顯然導(dǎo)航技術(shù)在術(shù)中無法為術(shù)者提供準確的信息。

2 術(shù)中核磁

術(shù)中導(dǎo)航對腫瘤手術(shù)邊界的確定有著難以替代的作用，但不可避免的腦偏移使其在術(shù)中的應(yīng)用受到限制。術(shù)中核磁能為術(shù)者提供實時的影像與三維重建，指導(dǎo)調(diào)整手術(shù)方案，而惡性腫瘤需要術(shù)后72h內(nèi)復(fù)查MRI評價手術(shù)切除程度。術(shù)中核磁為術(shù)者提供腫瘤切除程度的客觀影像證據(jù)，早期發(fā)現(xiàn)術(shù)中并發(fā)癥，如腦出血、腦梗死等。Christian Senft等[4]以常規(guī)顯微手術(shù)為對照，進行iMRI的RCT研究，結(jié)果iMRI組 VS Control組GTR：96%VS 68%，P=0.023，相對于單用導(dǎo)航技術(shù)，聯(lián)合術(shù)中核磁的總體切除率和無進展生存期都有所提升。

術(shù)中核磁發(fā)展至今，其臨床價值已從簡單的解剖結(jié)構(gòu)影像，向整合腦功能、腫瘤組織形態(tài)、生物學(xué)特征和血流動力學(xué)信息方向轉(zhuǎn)變。Stephan Ulmer等[5]證實術(shù)中高磁敏感增強MRI(Dynamic susceptibility contrast magnetic resonance imaging，DSC-MRI)的可行性，DSC-MRI是通過輸注MRI對比劑，以T2WI梯度回波序列為基礎(chǔ)，利用磁共振快速掃描技術(shù)，反映組織毛細血管水平的血流動力學(xué)情況，可快速無創(chuàng)地評價局部微環(huán)境內(nèi)的血流動力學(xué)變化。DSC-MRI常用于膠質(zhì)瘤的診斷、鑒別診斷、腫瘤分級及術(shù)后療效評價，其具有快速、簡便、可靠的臨床應(yīng)用價值。

術(shù)中核磁最顯著的優(yōu)點是術(shù)中可以得到高分辨率及高辨識度的影像資料，一般來說，術(shù)中核磁通過術(shù)前及術(shù)中的影像對比判斷腫瘤的切除程度，有些方法可以輔助腫瘤切除程度的判斷，包括不同的造影劑、術(shù)腔滯留造影劑的灌洗和吸引設(shè)備等。瘤腔中的血液成分，如各種手術(shù)止血材料吸附的血液，會使T1信號變短，如果不與術(shù)前T1成像進行比較，也會被誤認為是局部增強，在術(shù)中核磁的應(yīng)用中存在干擾因素較多。另外，術(shù)中核磁需要對手術(shù)室進行改造，且需要配套的器械，低場強核磁耗時短，費用稍低，但其只能提供簡單的解剖學(xué)影像，高場強核磁可以提供整合腦功能、腫瘤組織形態(tài)、生物學(xué)特征和血流動力學(xué)信息，但更多的數(shù)據(jù)采集意味著術(shù)中耗時更多。另外，術(shù)中核磁費用高昂，根據(jù)場強的不同，術(shù)中核磁的搭建費用從300～800萬美元不等[6]。

3 術(shù)中超聲

術(shù)中核磁能在術(shù)中提供高分辨率的影像，但其對手術(shù)室的要求在一定程度上限制了它的使用。術(shù)中超聲顯示顱內(nèi)病變的位置、大小與術(shù)前CT或MRI吻合度極高，很少出現(xiàn)假陽性和假陰性，且其具有無創(chuàng)性[7]。術(shù)中超聲為膠質(zhì)瘤手術(shù)提供了一種便攜經(jīng)濟的技術(shù)，3D超聲能為術(shù)者帶來更直觀的影像，簡單識別腦組織，促進腫瘤切除，評估腫瘤殘余，改善患者的總體生存率和生活質(zhì)量[8]。術(shù)中超聲的特點為便攜、實時且經(jīng)濟，與其他術(shù)中影像技術(shù)相比，其可實時成像，手術(shù)流程無影響，術(shù)中可反復(fù)進行。其局限性主要為圖像質(zhì)量參差不齊，術(shù)中出血、水腫對其干擾較多，使其無法再準確向術(shù)者提供殘余腫瘤信息。術(shù)中超聲的敏感性及特異性會隨著手術(shù)進行而下降，手術(shù)切除開始之前最高，在其他研究中也證實了這一變化的客觀存在[9]。另外，術(shù)中超聲易造成偽影，其主要原因是術(shù)腔血液、沖洗液與腦組織的衰減差異較大，對術(shù)區(qū)超聲成像影響較大，通過適當?shù)募夹g(shù)和方法，我們有可能將這些偽影最小化[8]。

4 熒光成像

近年來，術(shù)中熒光成像技術(shù)越來越多地應(yīng)用于臨床，熒光素鈉、吲哚菁綠、5-ALA已用于膠質(zhì)瘤領(lǐng)域并展現(xiàn)出臨床效果。注入熒光顯色劑后，試劑可在腫瘤區(qū)域富集，術(shù)者可通過轉(zhuǎn)換顯微鏡激發(fā)熒光從而獲得腫瘤區(qū)域邊界。其中，熒光素鈉和吲哚菁綠的機制為可以透過腫瘤區(qū)域受損的血腦屏障進入腦實質(zhì)，在正常區(qū)域則無法透過血腦屏障，因此在顯微鏡下腫瘤出會被激發(fā)熒光，可引導(dǎo)術(shù)者進行切除。但是這種機制并不能達到“腫瘤細胞特異性”，其缺點很明顯：首先在血管增生不活躍、血腦屏障破壞較少的低級別膠質(zhì)瘤中應(yīng)用受限；其次手術(shù)過程中人為造成的微血管破壞會引起熒光顯色劑的滲漏，造成術(shù)者對腫瘤區(qū)域的誤判，且隨著手術(shù)的進行愈發(fā)嚴重。5-ALA為血紅蛋白代謝的中間產(chǎn)物，腫瘤細胞會增加對其的攝取，5-ALA在腫瘤細胞中轉(zhuǎn)換為原卟啉Ⅳ，亞鐵螯合酶的相對不足造成原卟啉Ⅳ向血紅素的轉(zhuǎn)換延后，通過熒光照射可激發(fā)出熒光[10]。由于熒光物質(zhì)在腫瘤細胞內(nèi)合成，所以并不存在熒光素鈉這種依賴血腦屏障破壞的熒光試劑在手術(shù)中出現(xiàn)污染手術(shù)視野的情況。但是，在腫瘤的邊界區(qū)域，由于腫瘤細胞密度低，混合了部分正常細胞，在熒光激發(fā)后，呈現(xiàn)出微弱的粉紅熒光，針對粉紅熒光區(qū)域的去留已有不少研究，但結(jié)果具有爭議，且5-ALA在低級別膠質(zhì)瘤中也存在這一問題。熒光成像技術(shù)在術(shù)中為術(shù)者提供更直觀的腫瘤區(qū)域，通過熒光成像術(shù)中快速切除腫瘤，相對于傳統(tǒng)成像模式，其操作性十分占優(yōu)，但由于熒光試劑存在一定的漏洞，熒光素鈉并沒有直接靶向于腫瘤細胞，其特異性低導(dǎo)致在術(shù)中出現(xiàn)干擾而迅速被淘汰。5-ALA相對于之前的熒光成像，能直接靶向于高代謝的細胞，但其在轉(zhuǎn)換為熒光信號的分辨率不足以讓術(shù)者確定腫瘤的切除邊界，而且其目前在國內(nèi)的試劑來源亟待解決。

5 光學(xué)成像

拉曼散射是一種新型的光學(xué)成像技術(shù)，在成像過程中，光子與介質(zhì)分子之間發(fā)生非彈性碰撞，能量交換產(chǎn)生的效應(yīng)稱為拉曼散射。在拉曼散射效應(yīng)中，散射光子的能量和介質(zhì)分子相關(guān)，以此為基礎(chǔ)，通過采集特定區(qū)域的拉曼光譜進行分析獲取該區(qū)域的各類分子成分信息。

以拉曼散射為基礎(chǔ)拓展出的受激拉曼散射(Simulated Raman scattering, SRS)近年來在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域開始廣泛的研究。相比于腦細胞，膠質(zhì)瘤細胞在分子水平上擁有更多的蛋白質(zhì)和核酸，脂質(zhì)成分相對較少，針對膠質(zhì)瘤的SRS基本成像思路是通過檢測蛋白質(zhì)、核酸及脂質(zhì)的比例來鑒別腫瘤細胞。2017年，李聰教授團隊發(fā)表關(guān)于SERS的兩篇研究成果，SERS是通過吸附在某些金屬分子表面從而達到增強拉曼散射的表面敏感技術(shù)，可以實現(xiàn)對單分子的檢測。通過SERS 設(shè)計出針對EGFR Ⅷ和H+的金納米探針，通過對EGFRⅧ的檢測實現(xiàn)對EGFR Ⅷ突變陽性的膠質(zhì)瘤鑒別[11]。而對于H+的檢測則可以獲取腫瘤組織中的酸度信息，因為膠質(zhì)瘤特別是高級別膠質(zhì)瘤的微環(huán)境往往都是酸性的，所以通過酸度信息便能獲取到膠質(zhì)瘤的微環(huán)境邊界，實驗證明通過術(shù)中應(yīng)用手持拉曼掃描儀的荷瘤小鼠腫瘤達到完全切除。李聰團隊于2020年設(shè)計了基于酸性金納米探針的手術(shù)過程，與目前通過MRI勾勒膠質(zhì)瘤邊界的手術(shù)策略相比，顯著延長了膠質(zhì)瘤模型的生存時間并降低了手術(shù)導(dǎo)致的神經(jīng)功能損傷[12]，至此，拉曼散射應(yīng)用于膠質(zhì)瘤的臨床研究成果展現(xiàn)了良好的前景。

6 其他技術(shù)

6.1 術(shù)中采樣 術(shù)中瘤腔多點采樣快速病理可獲得最高的診斷準確性，但其取樣在時間與空間上都是不連續(xù)的，即使快速冰凍病理檢測，其時間成本也頗高，因此該方法更多地用于術(shù)后瘤腔邊緣是否殘留，評價手術(shù)及預(yù)測患者預(yù)后。隨著各種檢測設(shè)備的研發(fā)，術(shù)中獲取樣本病理信息的時間將大大縮短，在診斷準確性得到保證的前提下，大幅度降低時間成本可能會讓術(shù)中采樣在以后的手術(shù)中得到廣泛應(yīng)用。

6.2 術(shù)中MRS、PET-CT 術(shù)前的MRS和PET-CT可以很好地定位到膠質(zhì)瘤的“代謝邊界”，MRI聯(lián)合PET-CT能提供膠質(zhì)瘤邊界更準確的信息[13]。但是目前尚無此類技術(shù)應(yīng)用于術(shù)中的文章發(fā)表，在術(shù)中通過MRS和PET-CT確定膠質(zhì)瘤的“代謝邊界”以指導(dǎo)手術(shù)切除尚處于理論階段。

7 總結(jié)

對于膠質(zhì)瘤患者，手術(shù)全切獲益已經(jīng)得到證實，如何在術(shù)中獲得精確的腫瘤病理學(xué)邊界，實現(xiàn)腫瘤細胞的清除，杜絕腫瘤進展及復(fù)發(fā)，是神經(jīng)外科醫(yī)生的美好愿望，也是一大挑戰(zhàn)。我們必須在擴大腫瘤切除的潛在獲益與引起神經(jīng)功能缺損及生活質(zhì)量下降的風(fēng)險之間進行權(quán)衡，這要求對每種技術(shù)的獲益與風(fēng)險進行客觀評估。在臨床上，各種應(yīng)用技術(shù)的風(fēng)險與獲益評估是很困難的，我們總是需要多種技術(shù)來為每一個病人爭取最良好的預(yù)后，因此，本文針對每種技術(shù)綜合闡述其優(yōu)缺點及曾經(jīng)各自單獨應(yīng)用于臨床時產(chǎn)生的臨床效益進行綜述，以期指導(dǎo)臨床工作。