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术中磁共振成像临床应用进展
来源：《磁共振成像》杂志
作者冯晓源,庞浩鹏
原文链接：冯晓源,庞浩鹏.术中磁共振成像临床应用进展.磁共振成像,,5(S1):5-9.
冯晓源，教授，博士生导师，现为复旦大学副校长，医院放射科主任；中华放射学会主任委员，上海医学会常务理事，上海生物医学工程学会副理事长，《中华放射学杂志》副总编。《中国医学计算机成像杂志》主编。国际放射学会执委会委员，国际放射学战略研究会副主席。主要研究方向为神经系统影像诊断。长期从事脑血管疾病和脑肿瘤的影像学研究。历年来发表论文余篇，参加编写学术著作8本，主编出版学术著作4本。享受国务院特殊津贴。曾获卫生部做出突出贡献的中青年专家，国家教委和国务院学位委员会颁发的“做出突出贡献的中国博士学位获得者”等光荣称号。研究课题“超急性脑梗死的MR研究”获年上海市科学技术进步三等奖。主持多项国家级和省市级科研项目。
1术中磁共振成像发展简史
神经外科手术在开颅及打开硬脑膜后由于脑脊液的丢失、脑组织重力、颅内压的改变等脑移位的发生不可避免，加上病灶的切除、脑水肿、手术操作挤压等因素更会加重脑组织的移位与变形。因此术前影像资料虽能在手术入路选择、骨瓣设计中提供重要参考，但在手术操作过程中由于脑组织移位的存在，对手术的实时参照作用有限；术中磁共振成像是在手术操作过程中按照需要对术区进行即时磁共振成像，能为手术操作者提供实时图像，使其对脑组织移位、变形有着实时、客观了解，为手术全程提供指导性信息。
自年第一台术中磁共振在美国BrighamandWomenHospital投入使用以来，历经10余年的发展，其硬件和软件都取得了长足进步，使磁共振成像从放射科诊断室进入神经外科手术室，并逐渐被神经外科医生接受、重视并运用于神经外科手术操作。在硬件方面，术中磁共振由最早的开放式发展到封闭式；由固定磁体发展到可移动磁体；由低场强(0.15T)发展到高场强(1.0T～1.5T)、超高场强(2.0T～3.0T)。在软件方面，术中磁共振从最初的结构导航像发展到结构像与多种功能像融合进行导航，使术中磁共振不但能提供高分辨率、高对比度的结构像，并且能将功能像叠加于结构像上使功能区在结构像上清晰投影，使功能区手术兼顾功能保护成为可能。
2术中磁共振成像临床应用进展
术中磁共振成像(intraoperativeMRI，iMRI)自年哈佛大学Black课题组首次报道其临床应用以来，基于其术中实时成像、及时纠正术中脑移位误差、精确引导手术及穿刺操作过程等优势，目前已被广泛用于颅内占位性病变的切除、功能神经外科、脑内定向穿刺活检等领域[1-3]。术中磁共振成像在神经外科手术中，尤其是在脑功能区胶质瘤的切除、侵袭性垂体瘤切除、实时引导及精确定位穿刺活检等方面具有常规影像引导无法比拟的优势：不但能最大限度地减少术后肿瘤的残留；最大程度保护患者语言、运动等重要脑功能区；最小创伤切除垂体瘤、胶质瘤；而且可显著降低高级别胶质瘤的复发率；有效减少肿瘤毗邻的功能神经损伤，从而降低患者近期及远期致残率；并且使穿刺及手术操作靶点可视化进而提高操作的精确性。
2.1术中磁共振成像在脑胶质瘤手术中的应用
术中磁共振引导下的脑肿瘤切除术较常规目视肿瘤切除术或常规显微外科手术具有明显优势，可在手术过程中对残留肿瘤进行实时成像、评估肿瘤的残存范围，为手术操作者进一步切除残留肿瘤组织提供精确引导，从而显著提高肿瘤的切除率，减少肿瘤的残存，延长患者无进展生存期。
Roder等[4]对例胶质母细胞瘤分别运用术中磁共振引导、单纯目视方法、目视和5-氨基乙酰丙酸染色相结合进行手术切除的队列研究表明：采用术中磁共振引导的胶质母细胞瘤手术，肿瘤的完全切除率为74%；目视和5-氨基乙酰丙酸染色相结合手术，肿瘤的完全切除率为46%；单纯目视方法手术，肿瘤的完全切除率仅为13%;术后肿瘤组织平均残留体积三者分别为0.5cm3、4.7cm3、1.9cm3;术后6个月患者无进展生存率三者分别为45%、36%、38%。Mehdorn等[5]对例高级别胶质瘤的队列研究也得到了上述类似结果：采用术中磁共振引导的显微外科手术与常规显微外科手术相比，患者的生存时间中位数由10个月提高到20个月。Senft等[6]对29例胶质瘤进行随机分组双盲研究也得到上述同样的结果：采用术中磁共振成像引导手术组患者，术后肿瘤残留体积显著低于常规显微外科手术组；与常规显微外科手术组相比，术中磁共振成像手术患者肿瘤均接近完全切除；而他的另一个关于术中磁共振成像引导手术对多形性胶质母细胞瘤患者肿瘤切除程度及患者生存率的研究显示：病人手术时的年龄并不影响其术后生存率及生存时间，术中磁共振成像引导手术能显著提高多形性胶质母细胞瘤的切除程度，进而提高病人的生存率及生存时间[7]。
国内吴劲松等[8]对61例胶质瘤的研究表明：采用术中磁共振神经导航手术治疗脑胶质瘤安全、有效，可实时纠正术中脑移位误差，精确定位脑胶质瘤影像学边界，定量评估手术切除范围，有效提高肿瘤切除率；在他的另一组研究[9]中报道：采用术中磁共振神经导航手术可将胶质瘤的完全切除率由常规显微外科手术的71%提高到90%，并且患者的近期致残率下降至6.7%，远期致残率下降至3.3%。另外赵岩等[10]对语言功能区胶质瘤采用术中磁共振语言功能导航技术进行手术也得到类似结论：术中磁共振神经功能导航是一项可靠、稳妥的技术，在肿瘤毗邻重要的语言功能区及传导束时，可辅助手术操作者最大限度地切除肿瘤，并减轻神经功能损伤，有利于术后功能恢复。上述研究充分表明，采用术中磁共振神经导航手术较目前常规的显微外科手术、染色和目视结合进行手术及单纯的目视手术具有无可比拟的显著优势，可在提高胶质瘤切除率的同时，减轻患者神经功能损伤，提高患者的生存率及术后生存质量。
2.2术中磁共振成像在垂体瘤手术中的应用
在垂体瘤切除术，尤其是侵袭性垂体瘤切除术中；有鞍上侵犯的侵袭性垂体瘤常规神经显微外科手术常无法完全切除肿瘤组织，而术中磁共振成像引导的垂体瘤切除术能做到对手术质量的全程控制、对手术操作过程及切除范围实时监测，可有效提高侵袭性垂体瘤的完全切除率，减少视神经、颈内动脉等重要结构的损伤，并能用于切除常规显微外科手术后的残留肿瘤组织。
Paterno等[11]报道了23例常规神经显微外科无法完全切除的侵袭性垂体瘤，残留肿瘤组织分别位于鞍隔的前方、后方、上方、两侧，采用术中磁共振成像引导进行再次手术，术后所有病例的肿瘤残留组织完全切除。Pergolizzi等[12]将0.5T的术中磁共振成像应用于垂体瘤切除也得到了上述相同结果，7例有残留的垂体瘤在术中磁共振的辅助下残留组织被完全切除。Tanei等[13]报道了采用术中磁共振成像引导14例功能性垂体瘤的研究(7例患者为采用常规显微外科手术后有残留的患者)，发现术后20至46个月内，内分泌水平恢复到正常的患者达78.5%，而常规不采用术中磁共振成像进行引导的手术，术后患者内分泌水平恢复到正常的比例为57.1%；而且术后患者远期内分泌水平能否恢复到正常主要与术中磁共振成像显示是否有肿瘤残留相关。Bohinski等[14]在30例垂体大腺瘤经蝶切除术中运用术中磁共振成像进行监测评估，1例发现手术过程中出现颅内血肿，立即转为开颅手术，清除血肿并切除肿瘤，取得良好效果。
国内庄晓东等[15]在82例垂体大腺瘤切除术中用低场强(0.15T)术中磁共振成像进行引导，结果在术中磁共振的辅助下，垂体大腺瘤的全切率由61.0%提高到81.7%，与高场强(3T)磁共振成像相比较，低场术中磁共振成像总体准确率达86.6%。上述有关研究充分证明术中磁共振成像在垂体瘤切除术中可对手术过程动态引导，为手术操作结果的实时判断提供客观、可靠依据，提高了垂体瘤的全切率及手术安全性与精确性。
2.3术中磁共振成像在穿刺活检中的应用
术中磁共振引导的穿刺活检包括基于框架的立体定向穿刺活检、无框架的立体定向穿刺活检、内镜穿刺活检，术中磁共振成像可对上述活检方法所取得的标本提供实时可视化的反馈，从而提高穿刺的精确性与阳性率。
Lu等[16]的例最新研究表明术中磁共振成像引导的穿刺活检，所取得的标本总体阳性率达87.8%，术中磁共振成像引导基于框架的立体定向穿刺活检与无框架的穿刺活检，二者之间所取得标本的阳性率差异不显著。与此相似，在Tsuda等[17]59例穿刺活检研究中显示，术中磁共振成像引导的内镜穿刺活检对标本的获取具有最高精确性；运用术中磁共振成像引导的立体定向穿刺活检或者内镜穿刺活检，手术操作时间较传统的开放式穿刺活检明显缩短。Amin等[18]报道48例运用术中磁共振成像引导的无框架立体定向穿刺活检，术中磁共振可对穿刺靶点进行动态追踪，穿刺成功率达98%，并且可以避免头部刚性固定的潜在并发症，实时监视穿刺靶点出血等并发症的发生。
上述研究充分验证了术中磁共振成像引导下穿刺活检的高度精确性、安全性及可靠性。
2.4基于术中磁共振脑功能成像在实时导航手术中的应用
目前应用于临床的基于术中磁共振的脑功能成像主要包括BOLD、DTT、MRS。最新的脑功能刺激系统已将BOLD各种常规任务做成模块可直接选用、BOLD后处理做到了全自动化，免去了人工后处理的繁琐；并且实现了与术中导航系统的兼容，可直接将BOLD后处理的结果传输到导航系统上，在导航系统上实现BOLD功能像与磁共振结构像的叠加。术中磁共振BOLD成像可对语言、运动、视觉、认知、情感、记忆、学习等多种高级神经功能区在大脑皮层投影的位置及分布进行精确、个体化描绘，并且与“金标准”术中大脑皮层电刺激结果具有良好的一致性。
Lehericy等[19]报道了60例患者双侧手、足、脸BOLD运动激活区与术中电刺激结果符合率为92%。Rutten等[20]关于语言功能的术中BOLD结果与术中电刺激技术定位语言皮层亦具有良好的一致性，然而Lurito等[21]的三例语言任务的研究则表明术中BOLD所获得的语言皮层激活区能完全覆盖术中电刺激所获得的皮层功能区，但BOLD所获得的激活区略大于术中电刺激所获得的皮层功能区。上述二者结果的差异可能与二者样本量的不一致、后处理时所采用的阈值不一致等情况有关。以上研究说明将BOLD应用于功能神经导航手术，不但丰富了导航影像的信息，而且实现了术中功能皮层在结构像上实时、精确、个体化的显示。
DTT与三维结构像的融合可以精确显示病灶与临近重要神经纤维束的位置毗邻关系，并能在三维平面实时显示二者关系，对术中减少重要纤维束的损伤、保护神经功能、降低术后致残率具有重要临床价值。Nimsky等[22]最新报道术中磁共振DTT实时成像在复杂肿瘤切除时，在最大化切除肿瘤同时，能有效矫正纤维束的移位，减少术后功能损伤等并发症的发生，增加手术的安全性。Wu等[23]的?级循证医学证据显示：运用术中DTT进行锥体束成像时能显著提高运动区胶质瘤的全切除率，同时能有效保护运动传导通路，降低术后致残率，提高高级别胶质瘤患者术后生存质量、延长患者生存时间。
MRS是目前惟一无创性检测活体内代谢信息的技术。在术中导航时可用于对肿瘤进行分级、定义肿瘤的边界及侵袭范围。Nachimuthu等[24]最新报道运用波谱成像不但能有效区分肿瘤与肿瘤样病灶，并且能区分肿瘤与正常脑组织进而区分二者的边界。Garcia等[25]研究则显示MRS可有效区分低级别与高级别胶质瘤。Ganslandt等[26]波谱与穿刺病理对照的研究显示：波谱代谢物图所反映的肿瘤侵袭范围较常规MRI更大，其边界较常规MRI更接近于实际病理学的边界，与常规MRI图像相比能更好地反映肿瘤侵袭的真正病理学范围。
3展望
总之，术中磁共振成像以其实时、高效、动态成像，有效克服了常规MRI所无法解决的脑组织移位问题，并通过神经功能成像、功能像与结构像融合技术完善了神经功能导航，为神经外科发展开辟了一片新的天地，使神经外科手术病灶切除程度依赖人为经验的判断发展到对病灶残留的精确定位、实时显示，有效提高了病灶切除率；使功能区手术在病灶切除的同时能兼顾患者功能保护，减少患者致残率，提高其生活质量；促进了神经导航外科这一新兴学科的建立与完善。相信随着术中磁共振硬件的改进、各种新的成像技术发展成熟，术中磁共振成像一定能助力神经外科、神经导航外科的再次腾飞！
参考文献[References]
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[2]XiaoS,Jing-SongW.IntraoperativeMRItechnology:presentstatesandperspectives.ChinJNeurosurg,,26(4):-.
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